Как изменить направленность микрофона

Правильный микрофон. Часть 2. Диаграмма направленности, величина звукового давления (SPL)

Не хочешь смотреть рекламу? Зарегистрируйся!

Рад приветствовать вас во второй части статьи, посвященной микрофонам. В прошлый раз мы рассмотрели различные типы микрофонов: динамические, конденсаторные и ленточные. Мы немного поговорили о принципах их работы, чем они отличаются друг от друга и для чего больше подходит тот или иной тип микрофона. (Если вы пропустили первую часть, то стоит её прочесть. Не торопитесь, мы подождем.)

Итак, теперь, когда все готовы, давайте обсудим некоторые другие важные характеристики микрофонов и то, как они влияют на снимаемый микрофонами звук.

Диаграмма направленности микрофона

Одной из главных характеристик микрофона является то, как он реагирует на звук, в зависимости от его направленности. «Слышит» ли он звук одинаково с разных направлений, или же он более точно реагирует на звук, приходящий спереди (по оси), или с боков, а может и сзади микрофона (не по оси)? Отклик микрофона на звук, приходящий со всех направлений называют его диаграммой направленности.

Существует несколько типов диаграммы направленности:

Круговая (сферическая) диаграмма

Такой диаграммой направленности обладают всенаправленные микрофоны, что позволяет им одинаково снимать звук, приходящий со всех направлений. Плюс к этому, всенаправленные микрофоны имеют очень ровные частотный отклик, по сравнению с микрофонами, имеющими другую диаграмму направленности (при прочих равных параметрах). Такие характеристики, как нельзя лучше подходят для того, чтобы их для снятия акустики помещения. Так же эти микрофоны отлично подходят для снятия звука с деликатных инструментов, а также с инструментов с широким частотным диапазоном, который вы хотите снять без выделения какой-то конкретной частоты. Правильно позиционировав микрофон можно добиться нужной степени смешивания звука напрямую от инструмента со звуком, передающим акустику помещения.

Из-за своей всенаправленности такие микрофоны не страдают (для кого-то это может быть недостатком) от увеличения низких частот при приближении мика к источнику звука. Все мы слышали эти раскатистые басовитые голоса дикторов, которые говорят, приближая рот вплотную к микрофону. Это называется «эффект приближения». Т.к. всенаправленные микрофоны не страдают эффектом приближения, то вы можете располагать их очень близко к источнику звука без опасений получить избыток низких частот и, потенциально, низкочастотных искажений.

Так же из-за своего свойства одинаково снимать звук с различных направлений, всенаправленные микрофоны совсем не изолируют источник звука. Эта проблема проявляется, когда вы хотите записать несколько инструментов и при этом их отделить по звуку друг от друга, или при снятии звука с ударной установки, когда нужно контролировать уровень каждого барабана в отдельности. Что касается работы на сцене, то у всенаправленных микрофонов нет никакой защиты от обратной связи, поставьте микрофон на сцену, включите на полную мониторы и получите орущий неконтролируемый фидбек.

Кардиоидная диаграмма

У кардиодных микрофонов диаграмма направленности напоминает форму сердца. При такой диаграмме лучше всего звук снимается спереди микрофона, чуть хуже – по бокам (имеется ввиду, что звук, приходящий на бока микрофона будет окрашен и менее громок), и практически не снимается сзади микрофона.

Получается, что если вы хотите одновременно записать несколько инструментов, изолировав их друг от друга, то кардиодиный микрофон подходит для этого как нельзя лучше. Так же эти микрофоны неплохи на сцене, до тех пор, пока вы держите мониторы, или что-то другое, что может вызвать фидбек в задней части диаграммы направленности, где мик практически не снимает звук. У кардиодных микрофонов есть эффект приближения, так что чем ближе мик к источнику звука, тем больше низких частот. Вы можете использовать это, как преимущество, если нужно сделать трек толще и подчеркнуть низкие частоты.

На рисунке показана гиперкардиоидная диаграмма направленности классического «гитарного» микрофона Shure SM57. Слева приведена диаграмма для 3х частот: 125 Гц, 500 Гц и 1 кГц. В нулевой точке (перед микрофоном по его оси) микрофон «слышит» «весь звук». Для всех трех частот звук почти не снимается по бокам (90 градусов), и практически не снимается сзади микрофона (180 градусов). Однако, подавление звука зависит от частоты. Если брать эти три частоты, то на 500 Гц происходит максимальное подавление (как минимум -20 дБ) звука, приходящего сзади. Посмотрите, как 500 герцовый паттерн формирует диаграмму в форме сердца – отсюда и «кардиоидная». Если же посмотреть на поттерн для 125 Гц, то диаграмма почти круговая, хоть и не идеально круглая.

Справа показана паттерны диаграмм для 2, 4, и 8 кГц. На этих частотах максимальное подавление звука сзади (около -20 дБ) наблюдается для частоты 2 кГц.

Гиперкардиоидная диаграмма направленности

У гиперкардиодных и суперкардиодных (у суперкардиоды чуть меньшая направленность и меньший задний лепесток чувствительности по сравнению с гиперкардиодной диаграммой) микрофонов диаграмма направленности похожа на кардиоидную, но с еще меньшей чувствительностью по бокам.

Можно подобрать расположения микрофона относительно мониторов, таким образом, чтобы они оказались в «мертвой точке» диаграммы направленности. Это даст хороший контроль над обратной связью.

Диаграмма направленности «восьмёрка»

Тут все понятно из названия – микрофон хорошо снимает звук спереди и сзади, но почти ничего не снимает по краям. Микрофоны с такой диаграммой направленности обычно используют в студии, их почти не встретишь на сцене. Их можно использовать, чтобы одновременно снять звук инструмента и акустику помещения, или даже два инструмента, стоящих друг напротив друга. Микрофоны с 8-подобной диаграммой используют для специальной стерео техники записи симфонических оркестров и других больших ансамблей.

На некоторых микрофонах можно переключать паттерн диаграммы направленности, что, конечно, делает их более универсальными. Однако, предположу, что в 95% случаев (а то и больше) использования таких микрофонов никто не переключает диаграмму направленности, а используется основная кардиодная. Конечно, хорошо иметь возможность переключать диаграмму, скажем, всенаправленную на кардиодную или 8ку, но на практике так почти никто не делает.

Величина звукового давления

Еще одна характеристика микрофона, которую нужно принимать в расчет – это величина максимального уровня звукового давления (SPL – sound pressure level). Это тот уровень громкости, при котором микрофон начинает давать искажение, либо может выйти из строя.

Динамические микрофоны обычно могут держать высокие значения SPL, что делает их отличным выбором для снятия звука со стеков, высокомощных усилителей и барабанов. В то время, как ленточные микрофоны, если говорить про высокую громкость, могут повредиться – лента может растянуться или сломаться.

Что бы увеличить максимальное значение SPL в некоторые микрофоны встраивают аттенюаторы, которые уменьшают эффективный уровень громкости, воздействующий на микрофон, что позволяет ему работать при бОльших уровнях громкости. Например, на микрофоне со значением SPL равным 130 децибелам, может быть 10 децибельный аттенюатор, который позволяет увеличить SPL до 140 децибел.

С другой же стороны, микрофоны, разработанные для работы с высокими уровнями громкости могут быть недостаточно чувствительны. Когда мик спроектирован для сильных сигналов, он, обычно, не воспринимает слабые сигналы.

На сегодня все. В следующий раз продолжим разговор про микрофоны.

Не хочешь смотреть рекламу? Зарегистрируйся!

Источник

Как расстояние до микрофона влияет на звук

Войдите в свой аккаунт

Разбираемся как расстояние до микрофона влияет на звук, и как использование эффекта может помочь при сведении.

Эффект близости приводит к проблемам с передачей низких частот — сигнал становится излишне басовитым. Устранение эффекта внешними обработками зачастую требует многочисленных правок, которые портят исходный сигнал, отдаляя звукорежиссёра от желаемого качественного результата.

На первый взгляд эффект приводит только к проблемам в работе, однако использовать «близость» можно как креативный инструмент. Эффект позволяет добиться желаемого уровня низких частот в сигнале на этапе записи и минимизировать использование эквалайзера при сведении.

Диаграммы направленности микрофонов

Диаграмма направленности микрофона показывает чувствительность микрофона к поступающему сигналу с разных сторон. Она помогает правильно расположить микрофон относительно источника звука.

Большинство современных студийных микрофонов обладают переключаемой диаграммой. Среди самых популярных вариантов — всенаправленная диаграмма, кардиоида, гиперкардиоида и узкая «восьмёрка».

Слева направо: узкая восьмёрка (shotgun), кардиоида, всенаправленная диаграмма

Помимо отображения особенностей захвата сигнала диаграмма направленности микрофона также сообщает, как сильно эффект близости изменит низкие частоты в поступающем сигнале. Чем сильнее сфокусирована диаграмма на одном направлении, тем активнее усилятся низкие частоты при приближении микрофона к источнику сигнала. При расфокусировке сигнала усиление низких частот ослабнет или и вовсе пропадёт.

В зависимости от характеристик используемого устройства записи «близость» проявляется в разной степени:

• Сильнее всего эффект близости выражен у чётко сфокусированных, узких диаграмм. Активнее всего низкие частоты усиливаются при работе с микрофонами, чья направленность описывается «восьмёркой» (англ. Figure-8) и гиперкардиоидой (англ. Hyper Cardiod).
• Микрофоны с кардиоидной диаграммой (англ. Cardiod), чьи характеристики более размыты в сравнении с восьмёркой и гиперкардиоидой, усиление происходит менее выраженно.
• Микрофоны с всенаправленной диаграммой (англ. Omni, Omnidirectional) из-за особенностей работы не подвержены проявлению эффекта близости.

Как использовать эффект близости для формирования нужного звука

Несмотря на кажущееся негативное влияние эффект близости можно использовать для формирование необходимого звучания. Удивительно, но звук большинства базовых сигналов, использующихся в музыке, стал итогом проявления эффекта близости.

К примеру, мощный басовитый вокал в духе Джонни Кэша и глубокое звучание бочки образуются именно за счёт этого эффекта. Близкое расположение источника сигнала к микрофону естественным образом усиливает низкие частоты и формирует характерный звук, хорошо знакомый каждому из нас.

Конечно, получить мощное звучание низких частот можно с помощью эквалайзера. Однако эффект близости позволяет добиться сочного и мясного низа без дополнительного оборудования.

Чтобы усилить проявление низа в сигнале, достаточно расположить источник звука ближе к микрофону. Уменьшение расстояния приведёт к бусту частот в районе 200-300 Гц и ниже.

Одна из причин популярности кардиоидных микрофонов для записи вокала заключается как раз-таки в эффекте близости. Кардиоида обладает умеренным проявлением «близости» — микрофон плавно усиливает фундаментальные частоты голоса. При этом вокальный диапазон и тембр голоса не играют роли — усиление происходит практически по всему диапазону частот, в котором «живёт» голос.

Особенно полезным эффект может стать для слабых голосов, у которых ощущается явная нехватка низа. Вокалистов с подобным голосом лучше ставить ближе к микрофону, несмотря на рекомендованное расстояние от источника звука до устройства записи.

Эффект расстояния является одним из ключевых слагаемых качественного «студийного» голоса. От проявления эффекта выигрывают и другие инструменты, нуждающиеся в убедительном низе — бас-бочка, напольные тома ударной установки.

Как минимизировать эффект близости

Если сигнал должен звучать равномерно по всему спектру частот, это проблема. Если источник сигнала обладает естественным, мощным и выраженным низом, «близость» делает звук грохочущим и грузным.

Уменьшить влияние эффекта можно двумя способами,

1. Увеличением расстояния от микрофона до источника звука;
2. Использованием микрофона с всенаправленной диаграммой, которая исключает эффект ввиду особенностей своей работы.

И всё же всенаправленные микрофоны не панацея. Несмотря на отсутствие негативного эффекта такие устройства захватывают слишком много звуков вокруг, из-за чего записываемый сигнал размывается.

Устранить расфокусировку звука можно всё тем же приближением микрофона к источнику сигнала. Однако стоит помнить, что всенаправленный микрофон всё равно не даст такой чёткости сигнала, которую обеспечивают микрофоны с кардиоидой и восьмёркой.

Насколько размытость допустима — вопрос открытый, получить ответ на него можно только опытным путём.

Имитация эффекта

Типичная ситуация: по мере обработки приходит понимание, что исходный звук слишком плоский и слабый или, наоборот, массивный и мощный. Сигнал не только плохо звучит, но и не укладывается в микс.

Решение проблемы кажется очевидным: нужно переписать исходник с учётом правильного выбора расстояния между источником сигнала и устройством записи. Беда лишь в том, что в 90% случаев переписать сигнал невозможно…

Возможным выходом из неприятной ситуации может стать бесплатный плагин TDR Proximity. Разработка эмулирует усиление низких частот от эффекта близости. Зачастую небольшой сдвиг сигнала ближе или дальше способен вернуть звуку нужный характер и сделать его более управляемым.

С помощью плагина также можно проверить все дорожки в проекте, чтобы найти инструменты, выигрывающие от естественного усиления низа. Такая возможность пригодится на этапе работы над черновиком перед записью «чистового» варианта.

Помимо всего прочего, TDR Proximity — полезный инструмент для начинающих звукорежиссёров. Плагин наглядно показывает, как проявляется эффект близости.

Заключение

Понимание эффекта близости — важный момент на пути к качественной записи сигнала микрофоном. Запись без учёта особенностей разных диаграмм и проявления эффекта близости неминуемо приведёт к плачевным результатам.

Источник

Микрофоны — разновидности, свойства, применение

Оригинал статьи © Rod Elliott (ESP) — 2006

1.0 Введение

Зачастую сложно разобраться с многообразием существующих микрофонов, поэтому целью данной статьи является предоставление основных сведений о различных их типах, особенностях работы, а также сопряжении с подходящим предусилителем. Было бы, конечно, заманчиво объяснить заодно и принципы работы микрофонов, их правильное использование и т.п., однако, эти вопросы рассматриваться не будут. Причин несколько, но главная из них заключается в том, что существует такое множество нюансов, что просто невозможно охватить их все.

Вместо этого основное внимание будет уделено основным принципам работы каждого из типов, его достоинствам и недостаткам. Хотя приведенная информация выглядит достаточно подробной, есть (и останется) несколько упущений. Например, не будут рассматриваться угольные микрофоны, поскольку в новом оборудовании они больше не используются. Не получат подробного объяснения и «экзотические» микрофоны (такие, к примеру, как узконаправленный).

Относящиеся к микрофонам термины «Направленный», «Кардиоидный», «Всенаправленный» (или просто «Омни»), «Гипер- (или «Супер-) -кардиоидный» и т.п. характеризуют диаграммы их направленности, хотя эти термины иногда применяются излишне вольно. Направленность всех микрофонов зависит от частоты и становится сферической (всенаправленной) с уменьшением частоты. Однако, из этого принципа существуют исключения, которые будут рассмотрены дальше.

Микрофон является важной частью системы передачи звука (музыки) от исполнителей к нам в жилища для прослушивания. Микрофоны также используются для усиления звука, гарантируя, что мы можем услышать все нюансы концерта (а также зачастую гарантируя, что в течение нескольких часов после этого мы будем очень плохо слышать). Правильный выбор и размещение микрофона во время записи сводит к минимуму необходимость корректировки эквалайзером, потому что звук уже будет соответствовать намерениям звукорежиссера.

Эта статья сосредоточена, в основном, на исполнительских микрофонах, а не применяемым для тестирования и измерений. Последние являются почти исключительно «настоящими» конденсаторными либо электретными. Почти все измерительные микрофоны являются всенаправленными. Направленные микрофоны не используются потому, что их реакция непредсказуема (особенно для низких частот), тогда как SPL/УЗД (sound pressure level / Уровень Звукового Давления) должен включать звук, приходящий со всех сторон. Измерительные микрофоны являются отдельной темой и упоминаются здесь только мимоходом.

2.0 Основные характеристики микрофонов

Хотя разнообразие различных микрофонов выглядят устрашающим, все их характеристики базируются на общих принципах: это диаграмма направленности и тип (конструкция) преобразователя. Почти каждый промышленно выпускаемый микрофон определяется этими двумя параметрами, список которых приведен ниже.

2.1 Диаграммы направленности

Характеристика направленности микрофонов определяются капсюлем (или капсюлями в случае микрофонов с двумя капсюлями). Вопреки некоторым утверждениям, микрофон любого типа может быть настроен на любую из перечисленных ниже диаграмм направленности. Характеристики направленности зависят от частоты и относятся к амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) в свободном поле. Размещение микрофона очень близко к любой поверхности изменяет его направленность, которая становится непредсказуемой из-за почти бесконечного множества вариантов. Направленные микрофоны называются также микрофонами «градиента давления», поскольку характеристики их направленности создаются посредством изменения давления на переднюю и заднюю части диафрагмы (градиент давления).

На рисунках ниже положение микрофона показано точкой.

Всенаправленный:

Принимает звук (более или менее) одинаково с любого направления. Всенаправленность относится к частотной характеристике, по существу, плоской, независимо от направления поступающих звуковых волн. Всенаправленные микрофоны часто могут иметь меньшие проблемы с акустической обратной связью по сравнению с большинством кардиоидных, но это сильно зависит от их правильного применения. Всенаправленные микрофоны имеют минимальный эффект близости и (как правило) лучше подходят для записи инструментов. Эти микрофоны обычно не используются для «живого звука», отчасти из-за ограниченного понимания их возможностей.

Измерительные микрофоны исключительно всенаправленные, без каких-либо существенных исключений, которые я мог бы найти. Иногда они могут быть расположены в виде массива для получения требуемых характеристик направленности, но это характерно только для измерений в инфразвуковом диапазоне, используемом для обнаружения вулканической активности или пусков ракет.

Кардиоидный:

Наиболее распространенная диаграмма направленности. Эти микрофоны обычно обладают эффектом близости, окрашивающим и усиливающим басовый диапазон вокала с близкого расстояния. Различные кардиоидные микрофоны могут подойти певцам мужского и женского пола. Певцы должны иметь собственный микрофон и владеть техникой его использования так же, как музыканты владеют своими инструментами. Кардиоидные микрофоны часто неправильно используются для записи инструментов, обычно располагая в непосредственной близости от поверхности барабанов (среди прочих злоупотреблений). Естественно, это может оказаться правильным, если обеспечивает определенный, желаемый вами, звук.

Гиперкардиоидный:

Это расширенная версия кардиоидного микрофона, поэтому она более направленная. Побочным эффектом является то, что в задней части микрофона создается небольшой выступ, поэтому эти микрофоны никогда не следует устанавливать так, чтобы задний выступ был направлен на напольный монитор (к примеру). Некоторые авторы иногда различают «супер-» и «гипер-» кардиоидные микрофоны, но в других источниках они считаются эквивалентными.

Двунаправленный («восьмиобразный»):

Двунаправленный микрофон («восьмерка») одинаково хорошо воспринимает звук как спереди, так и сзади, но подавляет звук, поступающий с боков (а также сверху, снизу и т.д.). Эту диаграмму можно рассматривать, как максимально выраженную гиперкардиоиду, где передняя и задняя доли равны по амплитуде и частотной характеристике. Многие двухэлементные микрофоны объединяют всенаправленный и двунаправленный капсюли для обеспечения переключаемой направленности.

2.2 Типы преобразователей

В основе каждого микрофона лежит преобразователь — просто механизм, преобразующий одну форму энергии в другую. Источником (входом) энергии является звуковой сигнал, а выходом — электрический. Форма полученного электрического сигнала повторяет акустический входной сигнал с минимально возможными искажениями. Все направленные микрофоны должны (по определению) до некоторой степени изменять воспринимаемый звук. Невозможно изменить характеристики направленности, не изменяя при этом характер воспринимаемого звука. Это не обязательно «плохо», просто звук становится другим.

Аналогично, многие типы капсюлей (фактически преобразователей) имеют свою собственную звуковую окраску, будь она то ли реальна, то ли воображаема. Это часто влияет на выбор типа микрофона для различных задач — например, есть микрофоны, предпочтительные для басовых ударных (барабанов) и которые могут считаться неподходящими для восприятия чего-либо ещё. Однако, эксперименты часто показывают, что это не обязательно именно так.

Конденсаторный:

Их правильнее называть ёмкостными микрофонами. Обычно они считаются наиболее востребованными. Они обладают исключительной детализацией и, как правило, могут выдерживать очень высокие уровни звукового давления. Искажения очень низкие, потому что амплитуда движения диафрагмы очень мала (сравнима с амплитудой движений барабанной перепонки человеческого уха). Для поляризации «пластин» конденсаторного датчика чаще всего применяется высокое постоянное напряжение, хотя в некоторых из них изменение емкости служит для модуляции генератора высокой (радио-) частоты. Частотно-модулированная «несущая» подается затем на каскад детектирования для преобразования обратно в сигнал звуковой частоты. Другой тип конденсаторных микрофонов называется MEMS (микроэлектромеханические системы), в которых для обеспечения поляризующего напряжения обычно применяется зарядовый насос (схемы с накачкой заряда на переключаемых конденсаторах).

Для конденсаторных микрофонов (всех типов) требуется питание. Оно может подаваться через P48 (фантомное питание + 48 В) от микшерного пульта или от внешнего источника питания. Электретные и MEMS-микрофоны требуют низкого напряжения питания (от 1,2 до 5 В) и, как правило, запитываются от оборудования, в котором они установлены, либо от одной батареи напряжением 1,5 В (обычно для автономных электретных микрофонов).

В аудио-индустрии изо всех конденсаторных микрофонов самым известным, по-видимому, является «Neumann U47».

Динамический:

Конструкция динамического микрофона подобна конструкции воспроизводящих динамических головок. Большинство этих микрофонов прочные и способные воспринимать экстремальные уровни звука. Они идеально подходят для «живых» выступлений. Большинство из них имеют кардиоидную характеристику направленности, хотя доступны также всенаправленные и гиперкардиоидные типы направленности. Из всех типов, используемых в живой работе, динамические микрофоны являются наиболее распространенными. Так же часто они используются и для студийных записей. Одним из самых известных является почтенный «Shure SM58».

Эти микрофоны, как правило, очень прочные и способны справляться со многими злоупотреблениями, неприемлемыми для почти любого другого типа микрофонов. Идеальный динамический микрофон имеет низкоимпедансную звуковую катушку, нагруженную на небольшой трансформатор для обеспечения необходимого уровня выходного сигнала и импеданса. Высокоимпедансные звуковые катушки хрупкие и не способны справляться с грубым обращением, характерным для живых выступлений.

Электретный:

В микрофонах, называемых «электретным конденсатором», используется постоянно «заряженная» пластиковая мембрана, поэтому они не требуют высокого напряжения для её поляризации (как в случае с «настоящими» конденсаторными микрофонами). Большинство из них являются всенаправленными, хотя изготавливаются также и кардиоидные капсюли. Как и в конденсаторных микрофонах, важное значение имеет каскад преобразования импеданса из-за чрезвычайно высокой его собственной величины. Хотя электретные микрофоны и могут использоваться для работы на сцене, при высоком уровне звукового давления (УЗД) они могут вносить искажения. Загнать электретные микрофоны в значительные искажения способны многие вокалисты. На них также могут отрицательно повлиять температура и влажность (например, от дыхания вокалистов). Профессиональные электретные микрофоны отлично подходят для студийных записей.

Электретные микрофоны (известные также, как «предварительно поляризованные») в настоящее время очень распространены для измерителей уровня звука и других точных измерений. Во многих из таких микрофонов внутренний полевой транзистор не используется, полагаясь на внешний предусилитель, обеспечивающий входной импеданс в несколько ГОм, необходимый для измерения низких частот. Емкость миниатюрного капсюля очень мала, часто не более 10 пФ. Чтобы снизить частоту до 20 Гц, входной импеданс предусилителя должен составлять около 1 ГОм (1000 МОм).

Ленточный:

Они обычны для студий звукозаписи, но в живой работе используются меньше, потому что сравнительно хрупкие. Очень тонкая (обычно алюминиевая) лента подвешена в сильном магнитном поле и при перемещении звуковыми волнами генерирует небольшой ток. Ленточные микрофоны имеют чрезвычайно низкий импеданс, обычно намного менее 1 Ом. Для повышения импеданса (и выходного напряжения) до приемлемого уровня используется трансформатор. Хотя диаграмма направленности ленточных микрофонов по определению двунаправлена («восьмерка»), они также существуют с кардиоидной или гиперкардиоидной направленностью. Микрофоны типа «Плоская лента» — это вариант ленточных. В них используется тонкая мембрана с нанесенной на неё плоской (планарной) катушкой.

Угольный:

Эти микрофоны были в прошлом очень распространены — по одному такому стояло в каждом телефоне старой конструкции. Угольный микрофон имеет одно важное преимущество перед любым другим типом — он усиливает сигнал! Эти микрофоны нуждаются в питании, обеспечиваемом телефонной линией. Усиление микрофона таково, что для нормального телефонного разговора не требуется дополнительного усиления даже на значительном расстоянии. На заре телефонии для работы телефонной сети это было настолько важно, что если бы не угольный микрофон, то телефон никогда не стал бы полезен (не говоря уже о получении признания). Дешевое и надежное усиление в настоящее время сделало их ненужными. В качестве краткого примечания стоит упомянуть, что телефонная система использует питание 48 В (см. фантомное питание ниже).

2.3 Технические характеристики

Уровень выходного сигнала микрофонов в идеале должен быть оценен в милливольтах на Паскаль (мВ/Па), хотя существует много иных вариантов. Другие используемые соглашения включают дБм при 0,1 Па (это число всегда будет отрицательным). Все новые микрофоны, как правило, должны быть рассчитаны в дБВ на Па, где 0 дБ = 1 В. Например, можно констатировать чувствительность микрофона, как минус 44 дБВ (ссылка на 1 Па иногда только подразумевается), что переводит к 6,31 мВ на 94 дБ УЗД (SPL). В некоторых странах могут сохраняться и другие стандарты.

1 Па = 10 мкБар = 94 дБ УЗД
0,1 Па = 1 мкБар = 74 дБ УЗД
1 дин/см² = 0,1 Па = 1 мкБар

Существуют также такие оценочные параметры, как уровень шума (они сильно различаются как по выходному шуму, так и по тому, как он указан), выходное сопротивление, рекомендуемое сопротивление нагрузки, диаграмма направленности, АЧХ и т.д. Без графика, показывающего фактическую АЧХ, заявления о неё не имеют смысла, а для направленных микрофонов необходимо также указывать расстояние между источником звука и микрофоном. В этом отношении особенно плохи спецификации к дешевым микрофонам, в которым нередко можно видеть частотную характеристику, указанную (к примеру) как 50…20000 Гц. Поскольку не приведены больше никакие другие ограничения (например, по уровню ± 3 дБ), она лишена смысла — на этот частотный диапазон будет реагировать любой микрофон, но возможно, что с завалом минус 20 дБ на крайних значениях с большими колебаниями уровней выходного сигнала между ними.

Надлежащий график, показывающий отклик на всех частотах, быстро покажет фактическую АЧХ, хотя многие производители микрофонов общего назначения нередко не указывают расстояние между микрофоном и источником звука или метод, используемый для измерения.

Диаграмма направленности также покажет направленность относительно сетки различных частот. Когда частота уменьшается, диаграмма направленности обычно приближается к всенаправленной, хотя некоторые микрофоны сохраняют превосходную направленность даже на очень низких частотах (секрет заключается в задней камере).

3.0 Подтипы микрофонов

Существуют микрофоны, которые, как кажется, существенно отличаются от описанных выше. Однако, это не так, поскольку основные характеристики и типы преобразователей не изменяются, просто добавляются (либо изменяются) различные дополнительные конструктивные или схемотехнические особенности для обеспечения дополнительной функциональности.

Радиомикрофоны (RF):

Они доступны во многих вариантах и профессиональные могут быть очень дорогими. Обычный микрофонный преобразователь, имеющий одну из перечисленных выше характеристик направленности, подключается к небольшому радиочастотному (РЧ) передатчику, поэтому микрофон можно использовать без кабелей. Передатчик для профессиональных радиомикрофонов требует превосходной стабильности частоты, а приемники являются узкоспециализированными, чтобы не допускать выпадения сигналов и в любое время поддерживать хорошее соотношение сигнал/шум (SNR).

Раньше эти микрофоны для их правильного применения требовали специальных знаний и опыта, но сейчас стали обычным явлением и проблемы с ними возникают лишь у немногих людей. У многих микрофонов есть автоматическое ограничение и компрессирование, которыми нужно правильно управлять, потому что компрессирование ограничивает динамический диапазон голоса хороших певцов, заставляя их звучать сравнительно ровно и безжизненно.

Микрофоны зоны давления (PZM™):

Микрофон зоны давления (Pressure Zone Microphone) известный также, как граничный микрофон — это электретный микрофон специального применения. Миниатюрный электретный датчик смонтирован на небольшом расстоянии (обычно менее 1 мм) от плоской пластины и обращен к ней. Они часто используются на полу или стенах, столах (для конференций и т.п.), но могут быть прикреплены также к большим плоским дискам или пластинам. Они обладают исключительными характеристиками и при осторожном использовании могут эффективно уменьшать реверберацию.

Существует несколько вариантов этой техники, предусматривающих использование одного стереомикрофона, дешевые «подделки» производства Radio Shack (Tandy в Австралии), называемые граничным микрофоном, но без характеристик настоящего PZM, а также несколько других моделей.

Манекенная микрофонная система:

Метод манекенной микрофонной системы обеспечивает исключительные характеристики, но запись может дать полный эффект только при прослушивании через наушники. Электретные микрофонные капсюли либо встраиваются в настоящую пустышку (можно использовать парики… познакомьтесь с Йориком ниже), либо миниатюрные капсюли звукорежиссер носит в ушах. При воспроизведении через наушники, по существу, восстанавливается исходное звуковое поле и слушатель слышит звук, как если бы он был там «внутри».

Привлекательность этого метода ограничивается необходимостью в наушниках.

Узконаправленный:

Узконаправленные микрофоны достойны для себя полноценной статьи. Обычно довольно длинные, они имеют экстремальную диаграмму направленности и, как правило, воспринимают звук только в непосредственной близости от оси направленности микрофона. Есть несколько способов сделать микрофоны узконаправленными. Конструкция включает длинный «ствол» с прорезями, предназначенными для создания интерференционной картины, подавляющей звук со стороны и многоэлементные конструкции с фазовым и амплитудным балансом между элементами. Старый метод заключался в использовании нескольких тонких трубок разной длины, при том, что самая длинная находится в центре и окружена маленькими трубками.

Некоторые узконаправленные микрофоны используют комбинацию методов, а также специально выполненную заднюю камеру микрофонного капсюля. Эти микрофоны полезны для локальной записи звука (для фильмов или телевидения), записи природы и в любом другом месте, где требуется очень точное позиционирование.

4.0 Особенности конструкций

Изложенное ниже предназначено для представление об основных составных частях микрофонов. Это основные конструктивные узлы и, хотя некоторые микрофоны (например, динамические) можно использовать без дополнительных схем, кроме небольшого трансформатора (не всегда применяемого), для большинства других могут потребоваться дополнительные компоненты.

Поскольку динамический микрофон является одним из самых распространенных (или так может показаться непосвященным), он и будет рассмотрен в первую очередь.

Рис. 1 Конструкция динамического микрофона

Обобщенная конструкция динамического микрофона показана на Рис. 1. Диафрагма соединена со звуковой катушкой, подвешенной в сильном магнитном поле. Когда диафрагма (и, следовательно, катушка) движется согласно с воздействующими на нее звуковыми волнами, в катушке генерируется электрический ток. В идеальном микрофоне электрический ток будет точной копией акустического сигнала, но на самом деле это не так.

Показанный элемент (известный также, как капсюль) имеет вентиляционное отверстие (обозначенное звёздочкой «*»). Обычно это делается для создания требуемой характеристики направленности. Для всенаправленного динамического микрофона задняя часть была бы запечатана. Однако, как и во всех всенаправленных микрофонах, всё равно должно быть небольшое отверстие для выравнивания давления воздуха с обеих сторон диафрагмы. Без вентиляционного отверстия под влиянием колебаний атмосферного давления она будет смещаться.

Как можно видеть, эта конструкция очень похожа на небольшой динамик и, действительно, динамик будет работать как микрофон (а динамический микрофон может также воспроизводить звук). Естественно, что и динамик и микрофон оптимизированы для их предполагаемого применения и ни один не работает особо хорошо, если полностью изменить его роль. Динамик в качестве микрофона используют 99% систем внутренней связи (интеркомов).

Типичные динамические микрофоны имеют сопротивление около 150…300 Ом, хотя для некоторых из них оно выше или ниже этого значения. Хотя может показаться заманчивым согласование импеданса микрофона и предусилителя, но так делать не рекомендуется, т.к. это снизит уровень сигнала на 6 дБ и, таким образом, уменьшит отношение сигнал/шум.

Рис. 2 Конструкция ёмкостного микрофона

Ёмкостный микрофон намного проще механически, но для хороших характеристик решающее значение имеет качество применяемых материалов. Поскольку емкость очень мала, то сопротивление изоляции должно быть очень высоким, равно как и входное сопротивление следующего каскада. Нередко входное сопротивление каскада преобразования полного сопротивления превышает 1 ГОм.

Хотя показанный на Рис. 2 капсюль снабжен демпфирующим материалом, в действительности это не всегда так. Расстояние между диафрагмой и задней частью корпуса может быть достаточно маленьким, чтобы не возникало вредных эффектов в пределах звукового диапазона. Как и во всенаправленном динамическом микрофоне, для выравнивания давления воздуха предусмотрено вентиляционное отверстие.

Для того, чтобы микрофон работал, задняя панель должна быть поляризована. Для обеспечения приемлемого уровня сигнала может быть недостаточно даже 48 В фантомного напряжения. Для некоторых моделей может потребоваться напряжение до 200 В. Это накладывает существенные ограничения на изоляцию и означает, что такие микрофоны могут подвергаться неблагоприятному воздействию влаги.

В некоторых случаях капсюль микрофона может иметь две диафрагмы, каждая из которых расположена как можно ближе к задней панели. Это создаст микрофон с двунаправленной диаграммой направленности («восьмерка»). Такой всенаправленный сигнал может оказаться сюрпризом, поскольку звук, приходящий к задней части микрофона, экранирован от диафрагмы самим микрофоном, однако, такое применимо лишь на очень высоких частотах. Многие микрофоны Neumann используют капсюль с двойной диафрагмой и переключают одну из них, чтобы изменить характеристику направленности с кардиоидной на двунаправленную.

Диафрагма ёмкостных микрофонов должна быть проводящей, поэтому обычно используют металлизированную пластиковую пленку (популярен лавсан). Металлизированная пленка должна быть защищена от влаги, поэтому может находиться внутри капсюля. Почти во всех случаях капсюль будет иметь крошечное отверстие для прохождения воздуха, чтобы давление воздуха внутри корпуса соответствовало атмосферному. Если бы этого не было предусмотрено, расстояние между диафрагмой и задней стенкой зависело бы от атмосферного давления.

Электрически ёмкостный микрофон может быть представлен источником сигнала последовательно с ёмкостью, равной ёмкости самого капсюля. Как отмечалось выше, она будет очень низкой. Типичный конденсаторный микрофон (например, Neumann U47) имеет емкость около 80 пФ (см. Список литературы).

Исторически, в течение многих лет, эти микрофоны были известны, как конденсаторные. «Конденсатор» — старый термин для ёмкости.

Рис. 3 Конструкция электретного микрофона

Электретные микрофоны (иногда их называют «ЭЁМ» — электретный ёмкостный микрофон) работают по тем же общим принципам, что и традиционный ёмкостный микрофон. Вместо поляризующего постоянного напряжения задняя пластина представляет собой электретный материал (т.н. «задний электрет»). Этот материал представляет собой пластик, подвергаемый во время обработки воздействию сильного электрического поля, вследствие чего он постоянно (более или менее) сохраняет заряд. Поверхность электрета должна быть металлизирована, чтобы обеспечить ее проводимость. Некоторые электретные микрофоны в качестве электретного элемента используют диафрагму (и соответствующую заднюю пластину) и, хотя это работает очень хорошо, у них нет неограниченного срока службы. Как указано выше, требуется вентиляция.

Показанный на рисунке полевой транзистор (FET) для потребительских электретных микрофонов почти всегда интегрирован в сам капсюль. Это преобразователь импеданса и в большинстве случаев резистор от затвора к общему проводу (заземление, корпус микрофона) отсутствует. Это одна из причин того, что электретные микрофоны могут плохо реагировать на внезапный громкий звук и на несколько секунд могут потерять чувствительность. Для правильного смещения полевого транзистора цепь его затвора полагается только на поверхностную утечку.

Хотя выше заявлялось, что динамические микрофоны кажутся наиболее распространенными, их уверенно перешибают электретные. Электретные микрофоны используются во всех современных телефонах, в том числе в мобильных телефонах (т.н. сотовые телефоны), автоответчиках, компьютерных гарнитурах и практически любом электронном оборудовании, воспринимающем голосовые команды, шум и т.д. Электрет был самым успешным из когда-либо разработанных микрофонных капсюлей — каждый год их производится более 100 миллионов! Тем не менее, в последнее время начинают доминировать микрофоны MEMS (см. ниже) и со временем они захватят ещё бо́льшую долю рынка.

Рис. 4 Конструкция ленточного микрофона

Ленточный микрофон занимает особое место в сердцах многих звукорежиссеров. Им присуща двунаправленность («восьмерка»), хотя его часто модифицируют, чтобы получить более «традиционные» диаграммы направленности. Поскольку сопротивление ленты очень низкое, во всех таких микрофонах используется трансформатор, чтобы поднять сопротивление и выходное напряжение до более приемлемых уровней. Трансформатор почти всегда находится в том же корпусе, что и сам капсюль микрофона.

Многие из ленточных микрофонов часто бывают хрупкими. Тем не менее, среди них есть и действительно очень надежные. Поскольку в ленточных микрофонах используется относительно большая диафрагма (намного бо́льшая, чем в большинстве других микрофонов), они могут быть очень чувствительными к движению воздуха, даже на дозвуковых частотах.

Однако, высокий уровень звукового давления обычно не влияет на работу ленточного микрофона. При условии, что лента остается внутри зазора, почти ничто не вызывает искажений выходного сигнала ленточного микрофона, кроме упомянутого выше движения воздуха, которого следует избегать. Даже внешне лёгкое движение воздуха может перекосить ленту, которую затем необходимо заменить. Некоторые производители используют «плоские» ленты — такая лента в истинном смысле этого слова лентой не является, а представляет собой металлизированную катушку, напечатанную на тонкой пластиковой подложке. По литературным данным они очень прочные.

Из-за относительно низкого уровня выходного сигнала (даже после трансформатора) для ленточных микрофонов требуется очень малошумящий предусилитель. У них очень низкий собственный шум, поэтому шум предварительного усилителя может легко превысить шум самого микрофона.

Рис. 5 Конструкция микроэлектромеханического (MEMS) микрофона

Микрофоны MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) во многих применениях заменяют сейчас электретные. Они изготавливаются с использованием традиционных процессов кремниевого травления, когда слои различных материалов наносятся на кремниевую пластину, а нежелательный материал затем вытравливается. За счёт этого создается подвижная мембрана и фиксированная задняя пластина над полостью в базовой пластине. Задняя пластина капсюля представляет собой жёсткую перфорированную конструкцию, позволяющую воздуху легко проходить через нее, а мембрана — тонкую упругую конструкцию, изгибающуюся в ответ на изменение давления воздуха, вызванного звуковыми волнами.

Изменения давления воздуха, создаваемые звуковыми волнами, заставляют тонкую мембрану изгибаться, в то время, как воздух проходит через перфорации, более толстая задняя пластина остается неподвижной. Движение мембраны вызывает изменение емкости между мембраной и задней пластиной, преобразовывающейся в электрический сигнал с помощью ASIC (специализированная интегральная микросхема). Микрофоны MEMS всегда требуют питания, обычно 3,3 В, с током в несколько сотен мкА.

Микрофоны MEMS являются прочными и почти всегда выполнены в виде SMD (устройства для поверхностного монтажа), что позволяет размещать их на печатной плате вместе с другими SMD-компонентами. В то время, как некоторые из них имеют хороший отклик на низкой частоте, большинство предназначены для использования только с речевыми сигналами. Они могут иметь аналоговый выход, хотя многие обеспечивают цифровой выход в виде модуляции скважности импульсов (PDM/ШИМ), преобразующийся микропроцессором в «традиционный» поток цифровых данных.

Микрофоны MEMS доступны со звуковым портом сверху или снизу. Нижний порт, как показано на чертеже, обеспечивает достаточно большую заднюю камеру, что улучшает низкочастотный отклик и чувствительность. В микрофонах с верхним портом задняя камера очень мала (только размер передней камеры на чертеже), что обычно ведет к снижению чувствительности. Небольшие полости (камеры) действуют также как резонаторы Гельмгольца и могут использоваться для настройки частотной характеристики, особенно на высоких частотах, где размер камеры по сравнению с длиной волны становится существенным. Большинство микрофонов MEMS крошечные, с типичным размером корпуса всего 3 x 4 x 1 мм, а некоторые еще меньше. По мере уменьшения размера корпуса добиться хороших характеристик становится всё труднее, в частности, из-за очень малых размеров задней камеры.

5.0 Схемы включения

Для микрофонов, которым требуется питание, наиболее распространенным вариантом является фантомное питание P48. При этом применяется номинальное постоянное напряжение + 48 В, подаваемое на оба сигнальных провода через резисторы номиналом 6,81 кОм. Хороший пример микрофона с питанием P48 описан в Проекте 93, а Проект 96 описывает источник питания + 48 В и схему подключения P48. Для полноты картины на Рис. 6 показана обобщенная схема системы фантомного питания + 48 В. Хотя резисторы питания показаны номиналом 6,81 кОм, вместо них можно использовать резисторы по 6,8 кОм. Рекомендуется, чтобы они были согласованы с точностью до 0,1%, дабы не было скомпрометировано отклонение синфазного режима.

Рис. 6 Фантомное питание P48 (+ 48 В)

Несмотря на то, что напряжение источника фантомного питания было стандартизировано на уровне + 48 В, существует множество источников питания, не соответствующим этим требованиям, работающих при напряжении 30 В или даже ниже. Хотя микрофоны, разработанные для питания P48, могут работать и с этими низковольтными источниками, но они могут и не работать. В общем, источник фантомного питания должен обеспечивать + 48 В. Допустимый диапазон колебаний напряжения для P48 составляет от 38 В до 52 В. Возник «новый» субстандарт, называемый P24 (20 В…26 В), но это (ИМХО) серьезный шаг назад из-за создания потенциально катастрофической несовместимости между конкурирующими стандартами.

Некоторое время назад, в конце 1960-х годов, Neumann (прославленный микрофонами) преобразовал свои ламповые конденсаторные микрофоны в твердотельные. Они определились с системой дистанционного питания, которую назвали «Phantom Power», что составило торговую марку Neumann. Хотя другие производители изначально избегали использования наименования этой торговой марки (вместо этого использовали такие термины, как «симплекс»), со временем термин «фантомное питание» стал общепринятым. Стандарт DIN 45596 описывает питание любого устройства, применяющего схему фантомного питания P48.

Поскольку фантомное питание является синфазным (оно одновременно подается на оба вывода микрофона), подключение балансного динамического микрофона к «активному» каналу микшера с питанием P48, микрофон не повредит. Микрофон может начать издавать странные и/или громкие и/или грубые звуки при ухудшении внутренней изоляции (из-за возраста, заплёвывания слюной, пивом, ромом-колой и т.д. и т.п.). Обычно, если в питании по P48 нет необходимости, его лучше отключать.

Фантомное питание — не единственный способ питания микрофонов. Другой стандарт называется T12, иначе называемый «поперечное питание», «питание A-B», «параллельное питание», а иногда и его полное название «Tonader 12V» (он возник в Германии). За пределами киноиндустрии он обычно не применяется и абсолютно несовместим с питанием P48. Могут быть изготовлены адаптеры, но они требуют применения трансформатора.

Система T12 использует резисторы питания по 180 Ом и источник питания 12 В, но постоянный ток не передается в качестве синфазного сигнала, аналогично фантомному питанию. Что касается разъема микрофона XLR, то положительное постоянное напряжение подается на контакт 2, отрицательное — на контакт 3, а заземление — на контакт 1. Однако, существует и обратная версия, с положительным полюсом на контакте 3 и отрицательным на контакте 2. Динамические микрофоны, скорее всего, повредятся при случайном подключении при включенном питании T12.

Ламповые конденсаторные микрофоны почти всегда требуют специального внешнего источника питания и часто используют многоконтактные разъёмы. Из-за тока, необходимого для накала лампы и составляющего 2…4 мА, питание от P48 для них совершенно не подходит. Эти источники питания будут специфичны для конкретного микрофона — насколько я знаю, у производителей нет и не было стандартов, поэтому каждая модель будет отличаться от других.

6.0 Общие правила применения

Для живых применений количество «открытых» микрофонов (т.е., подключенных и воспринимающих звук) должно быть минимальным. Ненужное использование большого количества открытых микрофонов создает чрезмерные искажения по типу гребенчатого фильтра. Это снижает разборчивость и увеличивает проблемы с обратной связью. Существует множество рекомендаций, которые можно найти, например, могут советовать свести к минимуму количество разных микрофонов. Исключение составляют микрофоны для перкуссии (направленные накладные расходы) и для бас-барабанов (высокая динамическая скорость). Размещение любого микрофона слишком близко к инструменту, источнику звука или поверхности влияет на его реакцию. Этот эффект может быть хорошим или плохим, в зависимости от того, чего вы пытаетесь достигнуть.

В сети есть много сайтов, которые дают общее представление о том, какой микрофон использовать, но это в основном вопрос личных предпочтений. Каждый, кто использует микрофоны, имеет разные идеи относительно оптимального размещения и типа. Некоторые из них являются разумными, некоторые хорошими, а многие (IMHO) просто ошибочными. Существует одна вещь, которая почти никогда не упоминается, — то, что место, куда вы помещаете микрофон, может изменить его характеристики.

Если микрофон расположен очень близко к поверхности (будь то стена, пол, кожа барабана или лицо певца), он больше не будет обладать теми характеристиками направленности, с которыми вы его приобрели. Точно так же, удерживание микрофона таким образом, чтобы рука перекрывала заднюю часть микрофонного шара, изменит диаграмму направленности радикально и непредсказуемо.

Существует также кое-что, многим не совсем понятное — а именно, какой уровень выходного сигнала можно получить от микрофона. Типичный динамический микрофон легко способен выдавать 0,5 В (500 мВ) среднеквадратичного значения, если его держать близко ко рту и громко в него петь (или в моем случае кричать). Это может показаться экстремальным, но посмотрите, в качестве примера, на спецификацию SM58: при 1 Па УЗД (94 дБ) выходной сигнал составит 1,85 мВ, поэтому при 114 дБ УЗД получается уже 185 мВ — на близком расстоянии громко кричать может любой. Наконец, при УЗД чуть ниже 123 дБ вы получите 500 мВ. Хотя это может показаться довольно экстремальным, но таких уровней с близкого расстояния могут достигать многие вокалисты. Правильная техника пользования микрофоном включает в себя «отстранение» от микрофона при громком пении и сближение для мягких пассажей. Это естественный «компрессор» вокалиста, но многие певцы вообще не имеют никакой техники пользования микрофоном (кажется, что все больше людей не имеют вообще никакой техники пения, но это уже другой вопрос).

На этих уровнях вы можете полностью забыть об использовании электретных микрофонов, т.к. они будут сильно искажать. Поскольку их чувствительность намного выше, чем у обычных динамических микрофонов, они могут попытаться воспроизвести среднеквадратичное значение 3…5 В при одном и том же уровне звукового давления (123 дБ), что невозможно при использовании стандартных электретных капсюлей. Это особенно актуально, если они питаются от батареи напряжением 1,5 В! Такие микрофоны очень распространены (и очень бесполезны для большинства применений).

7.0 Заключение

Хотя эта статья только затронула проблему, но является хорошей отправной точкой. Нюансов остаётся очень много, но приведенная выше информация охватывает большинство микрофонов общего пользования.

В качестве эксперимента я недавно был вынужден (а планировал сделать это более года назад), построить Йорика (как в «Увы, бедный Йорик, я хорошо его знал» — Шекспир). Йорик — это микрофонная система с манекеном головы, а подробности доступны в Проекте 112, однако, вы можете создать свою собственную версию. Тесты очень обнадеживающие, с удивительной способностью определять источник звука.

Рис. 7 Моя манекенная микрофонная система «Йорик»

Несмотря на то, что вы можете приобрести уже изготовленный макетный микрофон Neumann, Gras или Brüel&Kjær, я подозреваю, что цена будет довольно сильным сдерживающим фактором. Существуют и другие методы достижения почти такого же результата, но есть нечто очень приятное в том, чтобы иметь «настоящую» головку, а не пластиковый или MDF-диск с микрофонами на каждой стороне (волосы, конечно, не обязательны). В каждом капсюле используется плата микрофонного усилителя Проекта 93. В моем случае у меня уже был подходящий многоцелевой предусилитель, но самый простой способ собрать устройство — это микрофонный усилитель по Проекту 93.

8.0 Ссылки

1. Фантомное питание для конденсаторных микрофонов — http://www.uneeda-audio.com/phantom/
2. Даташит на микрофон Shure SM58 —http://www.shure.com/pdf/specsheets/spec_wiredmics/sm58.pdf
3. Схема Нойман U47 — http://www.vintageking.com/site/files/images/u47.gif

Электретные микрофоны — питание и применение

© Rod Elliott (ESP) — 2015

Публикация: январь 2017

Вступление

Из всех когда-либо созданных микрофонов электретные заняли позицию № 1 со значительным отрывом и в удивительно короткое время. Впервые появившись в 1970-х годах, они используются в самых дешевых микрофонах для персональных компьютеров, подавляющем большинстве всех новых телефонов, высококачественных устройствах записи и полностью сертифицированных системах измерения шума. В настоящее время получают широкое распространение микрофоны MEMS (микроэлектромеханические системы), но можно ожидать, что в течение некоторого времени электретные микрофоны останутся доминирующими во многих областях.

Ни один другой микрофон не охватывал столь широкий спектр применений и не имел такого же диапазона цен — от, возможно, $1,00 США или даже менее до $1000 США или более. Даже очень дешевые электретные капсюли, когда-то считавшиеся решением «бедняков», могут обеспечить более высокие параметры, чем очень дорогие динамические микрофоны. Конечно, существуют ограничения, но это относится ко всем типам микрофонов — ни один не подходит для всех возможных применений.

В этой статье рассматриваются, в основном, различные схемы, применяемые для их питания. Также будут рассмотрены преимущества и недостатки некоторых схем. Идеи, положенные в основу конструкции некоторых из них очень хорошо разработаны, в то время как другие невероятно сложны без ожидаемой выгоды. Чрезвычайно трудно определить также, где некоторые идеи впервые появились на свет и кто был за это ответственным. Из-за этого сложно отдать должное авторам, потому что в нескольких случаях я так и не смог определить первоначального разработчика.

1 Характеристики капсюля электретного микрофона

В ранних электретных микрофонах использовалась «предварительно поляризованная» диафрагма с металлическим покрытием, нанесенным под вакуумом, чтобы сделать диафрагму проводящей. Эти микрофоны были ненадежными и часто теряли свой поляризационный заряд, что приводило к выходу микрофона из строя. Нынешние микрофонные капсюли почти исключительно «обратно электретные» — опорная пластина диафрагмы является одновременно второй частью конденсатора и удерживает электретный «заряд».

Эти микрофоны доступны в широком диапазоне размеров и, хотя самые распространенные являются всенаправленными (звук воспринимается более или менее одинаково независимо от направления), доступны также направленные версии. Принцип обратного электрета защищает электретный материал от возможных загрязнений, а новейшие капсюли имеют длительный срок службы и стабильные условия эксплуатации. Они настолько хороши, что постоянно заменяют традиционные высоковольтные микрофоны с поляризованными постоянным напряжением конденсаторами даже для самых требовательных применений.

Основным недостатком электретных микрофонов является внутренний предусилитель. В лучших измерительных микрофонах встроенный предусилитель на полевом транзисторе не используется, но ожидается, что входной предусилитель микрофона будет иметь входное сопротивление не менее 1 ГОм, а часто и больше. Электретный капсюль подключается непосредственно к предусилителю, с использованием стандартного разъёма и схемы подключения. В большинстве случаев предусилитель идентичен предусилителю, используемому в настоящем ёмкостном микрофоне, за исключением того, что не требует поляризующего напряжения (обычно около 200 В).

Внешний предусилитель может быть настроен для обработки высокого напряжения сигнала — как правило, до среднеквадратичного значения 4 В. Выходной сигнал большинства измерительных микрофонов составляет около 50 мВ/Па (то есть 50 мВ при УЗД 94 дБ). Максимальный уровень выходного сигнала достигается при УЗД, равном 132 дБ.

С другой стороны, типичный электретный капсюль, покупаемый у местного поставщика электроники, имеет встроенный полевой транзистор и рассчитан на питание от одного сухого элемента напряжением 1,5 В. Поскольку эти капсюли работают от низкого напряжения, их способность выдерживать высокий уровень УЗД предельно ограничена. Даже если увеличить напряжение питания, внутренний полевой транзистор ограничивает предельный уровень и обычно существенно.

Новичкам не поможет информация, что чувствительность электретных капсюлей обычно указывается как, к примеру, минус 35 дБ (± 4 дБ) по отношению к 0 дБВ при 1 Па. Это требует вычисления выходного уровня пользователем, чтобы получить хоть что-то разумное. Вышеуказанная спецификация сводится к:

V = 1/антилог (дБ/20)
V = 1/антилог (35/20) = антилог (1,75)
V = 1/56 = 0,018 V = 18 мВ/1 Па

Следовательно, микрофон с чувствительностью минус 35 дБ относительно 1 В/Па имеет выходной сигнал 18 мВ при 1 Па или 94 дБ УЗД. С дешевыми капсюлями это значение изменяется в довольно широких пределах, хотя и максимальный УЗД, вообще-то, довольно ограничен. Те капсюли, которые я тестировал, подходят для УЗД около 100 дБ, но после этого их искажения быстро возрастают. Уровень искажений на уровне звукового давления 114 дБ обычно слишком высок, поэтому эти дешевые микрофоны должны применяться только при сравнительно низких уровнях (микрофоны для, например, певцов, ударных или прямо перед гитарным усилителем будут давать сильные искажения). Те же зависимости будут характерны и для любой другой спецификации, где значение составляет 1 В/Па.

2 Технические характеристики

Уровень выходного сигнала микрофонов должен быть рассчитан в милливольтах на Паскаль (мВ/Па), хотя существует много вариаций. Другие используемые условные обозначения включают дБмП или дБн (относятся к 775 мВ) или дБВ (относится к 1 В) при 0,1 Па (это число всегда будет отрицательным). В некоторых странах и у некоторых производителей сохраняются старые стандарты. Кажется, нет никакой логической зависимости, но очень раздражает необходимость постоянно конвертировать единицы.

1 Па = 10 мкБар = 94 дБ УЗД
0,1 Па = 1 мкБар = 74 дБ УЗД
1 дин/см 2 = 0,1 Па = 1 мкБар

Существуют также оценки шума (сильно различающиеся как по выходному шуму, так и по его определению), выходное сопротивление, рекомендуемое сопротивление нагрузки, диаграмма направленности, АЧХ и т.д. Заявления об АЧХ не имеют смысла без графиков, показывающих фактическую АЧХ, а для направленных микрофонов должно также указываться расстояние микрофона от источника звука. В этом отношении особенно плохи дешевые микрофоны, для которых нередко можно видеть, что частотная характеристика указана как, например, 50…20000 Гц. Поскольку никакие ограничения больше не указаны (например, ± 3 дБ), это бессмысленно — на такой частотный диапазон будет реагировать любой микрофон, но может быть с уровнем минус 20 дБ на крайних значениях, с большими вариациями уровня сигнала между ними.

Даже дешевые электретные капсюли обычно имеют очень хорошую АЧХ, но только для всенаправленных типов. Дешевые направленные капсюли в лучшем случае являются лотереей и, как и все направленные микрофоны, обычно имеют низкую частотную характеристику, если не используются очень близко к источнику звука. В этом случае часто сильно усиливается бас (из-за эффекта близости).

3 Питание микрофона

Этот раздел расширяет информацию, представленную в разделе «Микрофоны». Я не собираюсь рассматривать капсюли, требующие внешнего предусилителя на полевом транзисторе, поскольку они требуют от конструктора доступа к резисторам, по крайней мере, 1 ГОм (1000 МОм), а часто и больше. Кроме того, могут помочь чистые помещения, поскольку даже незначительные загрязнения могут привести к снижению импеданса, шуму или даже вообще к отказу в работе. Микрофонные капсюли без встроенных предусилителей обычно находятся на самом верху ценовой «лестницы». Они также довольно хрупкие, и их слишком легко повредить.

Следовательно, я рассмотрю более распространенные типы. В первую очередь это касается питания микрофона, как полноценной системы, но существуют и схемы, представляющие собой, по-видимому, полную микрофонную систему только с капсюлем и несколькими другими компонентами.

Рис. 8 Базовые схемы питания микрофонного капсюля

На Рис. 8 показаны две наиболее распространенные возможные схемы питания, которые нельзя рекомендовать для какого-либо серьезного применения. Существует множество их вариантов, в которых для увеличения уровня выходного сигнала применяется индуктивность. В версии «А» напряжение источника питания 1,5 В слишком мало, чтобы быть эффективным и её действительно необходимо существенно доработать, чтобы она пригодилась для чего-либо, кроме случайных любительских записей. Микрофоны звуковой карты персонального компьютера (версия «B») используют аналогичную схему, за исключением того, что напряжение питания составляет + 5 В от источника питания компьютера и некоторые из них почти полезны для низкокачественной записи речи низкого уровня.

Как показано на Рис. 8, стандартный разъем для подключения микрофона персонального компьютера представляет собой стерео мини-джек (диаметром 3,5 мм). Заземление и экран — как всегда, гильза; сигнал поступает на кончик, а постоянное напряжение питания подается через кольцо. Предположительно, сигнал и напряжение питания были разделены, чтобы предотвратить возможные проблемы, вызванные подачей постоянного тока на входную цепь микрофона, но IMHO сама идея была с самого начала несколько ошибочной.

Помимо нескольких упрощенных примеров эта статья будет посвящена фантомному питанию (DIN 45595). Во всех случаях фантомное питание должно обеспечиваться при номинальном значении + 48 В. Сейчас доступно много оборудования, предполагающего, что многие микрофоны с фантомным питанием будут нормально работать при его меньшем (часто намного) значении, чем 48 В. Это крайне плохая практика, поскольку существуют также микрофоны с фантомным питанием, которые не будут работать при напряжениях, намного меньших номинального. Вполне допустимо, чтобы напряжение P48 составляло всего 43 В или 53 В, т.к. оно находится в пределах допуска ±10%.

Традиционно P48 подается на две сигнальных линии балансного соединения через резисторы по 6,8 кОм. Их часто можно видеть номиналом по 6,81 кОм — дополнительные 10 Ом несущественны, но подразумевают, что резисторы должны быть точными. Утверждалось (хотя я не помню, где), что резисторы могут иметь разброс не более 0,4%, но их легко отобрать, чтобы они были намного точнее этого значения. Я бы предположил, что более подходящим является разница в 0,1% — это означает, что они могут иметь взаимное отклонение номиналов в пределах 13 Ом. Более точное согласование означает лучшее обеспечение синфазного режима, но в цепочке сигналов есть и практические ограничения, налагаемые всеми остальными компонентами.

Некоторые микрофоны используют внутренний элемент или батарею и не требуют фантомного питания. Большинство из них являются микрофонами для любителей, а кроме того, они не балансные и не подходят для профессионального применения. Как можно себе представить, для тех микрофонов, которые в качестве источника питания используют батарейку 1,5 В, максимальный выходной сигнал крайне ограничен и легко искажается даже при нормальной речи на близком расстоянии.

Рис. 9 Методы питания микрофона

На Рис. 9 показаны два основных метода питания электретных микрофонов. Наиболее распространенным и рекомендованным для всех случаев является фантомное питание (известное также, как P48). Следует избегать альтернативного T-Power, поскольку оно несовместимо с P48 (хотя адаптеры и существуют, но они могут либо работать либо не работать) и слишком легко подключить не тот тип микрофона, чем повредить его. Как, вероятно, можно догадаться по «галке» и «кресту», у меня имеется довольно четкое мнение об этих двух схемах питания.

Фантомное питание использует одинаковое напряжение на контактах 2 и 3 относительно земляного контакта 1, тогда, как в системе T-Power постоянное напряжение 12 В подается между контактами 2 и 3. В некоторых системах на контакт 2 подается +12 В относительно контакта 3, однако, всегда есть вероятность, что полярность может быть обратной. Постоянное напряжение на этих контактах обычно привязано к земле (заземлению), но не всегда! Существуют также системы, в которых источник постоянного тока является плавающим — он вообще не привязан к земле.

В общем, я бы рекомендовал избегать T-Power везде, где это только возможно. Эта система способна подать через звуковую катушку динамического микрофона ток до 33 мА (фантомное питание P48 через плавающую звуковую катушку или трансформатор ток вообще не пропускает). Кроме того, T-Power между положительным проводом и землей может обеспечить ток силой до 66 мА, ограниченный резисторами по 180 Ом на каждой сигнальной линии. Для сравнения, ток короткого замыкания в системе P48 ограничен силой всего 14 мА и только в том случае, если оба сигнальных провода замкнуты на землю. Каждый их вывод ограничен током короткого замыкания силой 7 мА (48 В / 6,8 кОм).

Термин «T-Power» происходит от немецкого «Tonaderspeisung». Эта система называется также «AB Powering» и подпадает под спецификацию DIN 45595, но в некоторых кругах вы можете услышать, что её называют и по-другому (не все из названий для вежливой компании, особенно если микрофон «убит», неправильным питанием). В отличие от фантомного питания P48, T-Power может повредить динамические микрофоны и микрофоны с фантомным питанием (и, возможно, микрофоны других типов), не предназначенных для этой системы. К счастью, она становится все менее и менее распространенной. Как и следовало ожидать, фантомное питание, в свою очередь, с очень большой вероятностью повредит T-Powered микрофон.

Микрофоны T-Powered до сих пор широко используются с некоторым звуковым оборудованием для фильмов, а также для «ENG» — сбора электронных новостей для радио или телевидения. Sennheiser по-прежнему выпускает ряд радиочастотных «конденсаторных» микрофонов, доступных как в T-Power, так и в P48. Системы T-Power во многих отношениях являются их злейшим врагом. Не существует не только строгого соглашения о полярности (что само по себе может привести к катастрофическим последствиям), но в некоторых случаях источник питания может быть полностью плавающим и вообще не использовать соединение с экраном (земля/заземление/контакт 1), в то время как в других гальваническая связь с землей имеется. Для электроники это на самом деле безразлично, однако, это дает еще одну причину для споров, не приносящих никакой пользы. Альтернативное соединение на Рис. 9 показано серым (показанное на нем пунктирное соединение с плавающим источником питания не используется).

Некоторые из старых «конденсаторных» (ёмкостных) микрофонов имели собственный специальный источник питания и использовали многоконтактный разъем для различных напряжений. Это было особенно справедливо для ламповых микрофонов, которые не могли использовать фантомное питание, потому что их требования по силе тока питания накала были намного выше того, что может быть обеспечено P48. Эти источники питания используются последовательно с микрофоном и обычно имеют стандартный выход XLR, на котором постоянные напряжения отсутствуют. Во многих таких микрофонах, для обеспечения полной гальванической развязки, применяется трансформатор, предотвращающий, таким образом, образование «земляной петли».

Наконец, во многих тестовых и измерительных микрофонах применяется питание по токовой петле 4 мА. Это совершенно другой подход по сравнению с другими методами, заключающийся в том, что он не балансный. Несмотря на заявления об обратном, небалансная система может быть такой же тихой и так же подавлять шум, как и балансная система, хотя в некоторых крайних случаях высокочастотные помехи могут всё-таки вызывать проблемы. Полная система микрофонов на 4 мА с электретным капсюлем, описана в Проекте 134. Для этой системы обычно применяется источник питания напряжением 24 В, а «формирователь» (источник тока) обеспечивает постоянный ток силой 4 мА для каждого подключенного микрофона.

4 Питание капсюля

Именно здесь мы на самом деле начинаем рассматривать множество различных схем, которые были для этого использованы. Помните, что эта статья посвящена электретным микрофонным капсюлям со встроенным предусилителем на полевом транзисторе, поэтому некоторые из более экзотических схем не применимы.

Во многих из опубликованных схем питания электретных капсюлей с помощью фантомного питания Р48 были предприняты попытки обеспечения симметричности схемы. Хотя многие из этих схем могут показаться идеально сбалансированными, это может быть далеко не так.

Рис. 10 Схемы питания микрофонов, которых следует избегать

Схемы, показанные выше на Рис. 10, являются одними из тех, которые можно встретить в сети. К сожалению, после нахождения этого конкретного набора рисунков (который я перерисовал и немного изменил), я не смог найти его снова, чтобы отдать должное авторам. Хотя схемы «C» и «D» выглядят красиво и симметрично и, вероятно, будут работать вполне удовлетворительно, их сопротивление слишком велико, чтобы можно было использовать достаточно длинный кабель. Схемы «A» и «B» (IMHO) вообще непригодны. Хотя приведена удобная формула, нет ничего, что указывало бы, откуда именно взялась величина сопротивления 492 Ом, что вызывает серьезные сомнения, в её реальности. Мне не удалось проверить заявленное значение путем расчета или моделирования и, скорее всего, оно будет варьировать в зависимости от характеристик применяемого полевого транзистора. Хотя эти цепи кажутся балансными по сопротивлению, на самом деле это не так и двух верхних схем следует избегать. Следует также избегать двух других схем из-за их слишком высокого выходного сопротивления.

Кроме того, не было принято никаких мер для защиты капсюля от высоких переходных напряжений, возникающих при включении фантомного питания. Это группа схем, которые никогда не должны использоваться. Что еще хуже, корпус микрофонного капсюля не имеет потенциала заземления и не может быть подключен непосредственно к корпусу, что увеличивает вероятность гудения.

Если нужно использовать электретный капсюль с фантомным питанием, я предлагаю Проект 93 не только потому, что это моя разработка, но и потому, что это проверенная схема, она хорошо себя ведет и очень хорошо работает. Капсюль заземлен, чтобы минимизировать гул и, хотя применяется только балансировка импеданса (сигнал присутствует только на одном из проводов), ни у кого, кто его собрал, не было ни малейшей проблемы с повторением конструкции.

Нет никакой пользы от использования полностью балансной цепи сигнала и, при введении необходимых защит, эти схемы могут оказаться довольно сложными. Для подавления шума важен баланс не сигналов, а импедансов! Если полное сопротивление на двух сигнальных проводах точно равно одно другому, подавление шума будет настолько хорошим, насколько его сможет обеспечить приемник.

5 Балансное соединение по сравнению с небалансным

Существует огромное количество информации о преимуществах балансных систем, но во многих случаях это неверно истолковывается, часто до такой степени, что полностью теряется первоначальный смысл. Для тех, кто этого ещё не сделал, я настоятельно рекомендую прочитать статью «Разработка высокопроизводительных балансных аудиоинтерфейсов», потому что важно правильное понимание сути проблемы.

Как отмечено в этой статье, не существует требования, чтобы симметричная цепь была симметричной или даже чтобы сигнал присутствовал на каждом из проводников. Важно лишь, чтобы полное сопротивление двух проводников было одинаковым во всем диапазоне частот. У меня было бесчисленное множество вопросов по электронной почте, демонстрирующих, что эта точка зрения не понята и люди категорически настаивали на том, что «схема должна быть симметричной». Абсолютно ненужное во всех отношениях требование, особенно из-за одного простого факта: симметричные схемы далеко не симметричны. Просто потому, что «комплементарный» к каждому NPN-транзистору PNP-транзистор симметрии не обеспечивает потому, что два этих прибора достаточно отличаются друг от друга из-за различий технологических процессов их изготовления, вследствие чего совершенно симметричная схема попросту невозможна. Да и нет в этом необходимости — такая схема может разве что радовать глаз, но не имеет значения для звука.

Как уже кратко описано, небалансное соединение часто используется для одного из наиболее важных применений, относящихся к области измерения шума. Это важно не потому, что действительно важно, а потому, что за этим стоит законодательство. Я не собираюсь рассказывать об отрасли измерения шума, но важно понимать, что измерения нужно проводить с предельной точностью, а их результаты предназначены для суда, хотя небалансные кабели считаются совершенно нормальными. Конечно это легко доказать и если бы балансные линии связи были признаны предпочтительными, они были бы использованы.

Небалансные соединения рассматриваются большинством профессионалов как неполноценные, но если все сделано правильно, они ничуть не хуже балансных. Сигнал распространяется по внутреннему проводнику, а экран защищает от внешних помех. Вполне доступен высококачественный коаксиальный кабель, который может иметь лучший экран, чем многие балансные микрофонные кабели.

При условии, что импеданс низкий и используется высококачественный кабель, микрофон почти не нуждается в балансном соединении. Балансная линия в действительности основана на соглашении, но также добавляет вторичное средство уменьшения внешнего шума. Поскольку микрофоны являются плавающим источником сигнала (не имеющим вторичного соединения с другим оборудованием), балансное соединение является избыточным. Конечно, это абсолютно не вредно и подавляющее большинство всего профессионального оборудования использует балансные интерфейсы как само собой разумеющееся. Балансные соединения необходимы для фантомного питания, потому что напряжение постоянного тока является общим для обоих проводников (одинаково присутствует на каждой из сигнальных линий) и одного этого аргумента достаточно для использования всех микрофонов в симметричном режиме.

Балансные линии стали распространенными из-за телефонной системы (в которой используется неэкранированная витая пара (UTP)). В то время, как стационарные телефоны в наши дни считаются «устаревшими», телефонная сеть предоставила огромное количество техники, номенклатуры и условностей, большая часть которых сохранилась в аудио, даже если необходимость или причина отпали. Даже стандартное фантомное напряжение 48 В взято непосредственно из телефонной системы, использовавшей 48 В с тех пор, как телефоны впервые были реализованы в больших масштабах.

На Рис. 11 показан усилитель микрофонного капсюля из Проекта 93. Эта схема применяется многими людьми во всем мире и для такого простого усилителя имеет прекрасные характеристики. Транзисторы выполнены в виде операционного усилителя класса A, а микрофон, подключен к его неинвертирующему входу. Коэффициент усиления разомкнутого контура составляет более 60 дБ, а частотная характеристика разомкнутого контура находится в пределах 1 дБ от 2 Гц до чуть менее 30 кГц. Он легко подойдет для большинства электретных микрофонных капсюлей.

Рис. 11 Схема питания электретного капсюля ESP из Проекта 93

Нормальное рабочее усиление, составляет около 10 дБ (три раза), но легко получить и единичное усиление, просто уменьшив номинал R8 до 1 кОм (обратите внимание, что R1 может потребоваться увеличить, чтобы получить симметричное ограничение, попробуйте начать с 82 кОм). Частотная характеристика простирается от ниже 8 Гц до более 100 кГц в пределах колебаний менее 0,5 дБ, а среднеквадратичное значение выходного напряжения может достигать 2 В, при этом искажения обычно ниже 0,02%. Когда усиление больше единицы, перед отсечкой выходной уровень становится немного больше. Выход псевдобалансный. В данном случае это означает, что он сбалансирован не по сигналу, а по импедансу.

В сети циркулируют и другие схемы, которые также имеют высокие параметры, но следует быть осторожным, дабы убедиться, что выбранная схема будет работать так, как заявлено. Многие профессиональные микрофоны используют сравнительно простые схемы и есть несколько «интегрированных» электретных микрофонов с фантомным питанием. Некоторым требуется не обычные 48 В, а «фантомное» питание с напряжением 15 В или около того. Некоторые схемы требуют, чтобы микрофонный капсюль был модифицирован так, чтобы стал трехпроводным. Хотя такая доработка, безусловно, работает с (подлинным) капсюлем WM61A, но с его заменителями менее надежна.

Рис. 12 Полностью балансная схема питания электретного капсюля

Моя версия схемы, приведенной выше на Рис. 12 и опубликованной в нескольких местах с различными изменениями, сильно отличается от большинства других. Она основана на схеме, которая, как утверждается, была разработана для микрофона Behringer ECM8000. Я не могу комментировать это заявление, поскольку очень похожие схемы используются несколькими производителями, причем, некоторые имеют внешний интерфейс на полевом транзисторе с P-N переходом (а не биполярном транзисторе, показанном на рисунке). Они часто используются с обычными конденсаторными капсюлями, со смещением полевого транзистора и микрофонного капсюля резисторами номиналом 1 ГОм.

Схема имеет коэффициент усиления, равный двум, потому что Q1 работает с единичным усилением, как «расщепитель фазы», ​​аналогично тем, которые используются в ламповых усилителях. В целом это довольно хорошая схема (по крайней мере, по результатам моделирования). Обратите внимание, что по сравнению с Рис. 11 положение контактов 2 и 3 поменялись местами из-за подключения Q1. Я не собирал эту схему и не могу комментировать её шумовые характеристики. Транзистор Q1 должен быть малошумящим, но неизвестно, как он соотносится со схемой из Проекта 93, показанной выше. Во многих аналогичных схемах отрицательный вывод C3 соединен с землей/заземлением, что уменьшает амплитуду выходного сигнала и увеличивает шум. Если кто-то соберет эту схему, то на свой страх и риск. Не стесняйтесь, дайте мне знать, насколько хорошо (или нет) она работает на практике.

Заключение

Несмотря на то, что электретные микрофонные капсюли часто считаются малобюджетными, в настоящее время они очень распространены в измерительных микрофонах наивысшего качества, а также для записи природы и в других местах, где требуется высокая чувствительность, относительно низкий уровень шума и широкий частотный диапазон. «Настоящие» конденсаторные (они же «ёмкостные») микрофоны обычно превосходят большинство электретов и при практически невозможно превзойти конденсаторный микрофон с большой диафрагмой самых низких уровнях шума.

Однако, ничто иное не может сравниться с электретным капсюлем по цене. Там, где когда-то было обычным делом бороться с микрофоном с подвижной катушкой (например, в дешевых измерителях уровня звука), теперь применяется электрет, имеющий большой уровень выходного сигнала, более широкий частотный диапазон и обычно более низкий уровень шума. Тот простой факт, что электреты в настоящее время широко распространены в очень дорогом оборудовании для мониторинга и измерения звука, свидетельствует о том, что они больше не являются «дешевыми и увеселительными» устройствами, которыми считались когда-то.

Несколько прискорбно (мягко говоря), что больше не производится электретный капсюль Panasonic WM61A, поскольку он был одним из самых больших достижений за все время работы этой фирмы. Хотя есть бесчисленное количество онлайн-продавцов, утверждающих, что у них для продажи есть капсюли WM61A, и настаивающих, что они подлинные, к сожалению, большинство из них является подменой в том же форм-факторе (диаметром 6 мм). У меня есть небольшое количество реальных капсюлей и довольно много «подделок», между которыми нет никакого сравнения, особенно на очень низких частотах. Заменители подходят для речи, но не для измерений, где требуется хороший ответ НЧ.

Неизвестно, смогут ли микрофоны MEMS когда-либо сравниться с хорошим электретом для измерения шума или записи. Они, безусловно, становятся все лучше и лучше, но проблемой может быть получение частотной характеристики от 0,1 Гц до 20 кГц (что легко обеспечить менее чем за $100 США с электретным капсюлем). У большинства из них низкочастотный отклик ограничен величиной около 100 Гц, хотя некоторые утверждают, что он составляет 20 Гц (но обычно ниже на 20 дБ, что совсем не вдохновляет). Многие также имеют резонансный пик на частоте 4…6 кГц и, хотя это, как правило, хорошо для голосовых применений, но бесполезно для точной записи или мониторинга шума.

Электроника постоянно совершенствуется, поэтому на некотором этапе в не слишком отдаленном будущем (возможно) мы сможем наблюдать, как микрофоны MEMS займут всё большую долю рынка в более требовательных ролях. Тем временем, электретные микрофоны по-прежнему обеспечивают наилучшее соотношение цены и качества из всего ныне доступного.

Ссылки:

Rod Elliott (ESP)

Целью данной статьи и небольшой группы проектов является создание микрофона, который, хотя и не откалиброван, но может быть эффективно использован в качестве измерительного с любым громкоговорителем или для очень качественных записей. Микрофонный усилитель данного проекта представляет собой дискретную, полностью бестрансформаторную схему класса A, обеспечивающую высокие параметры при сравнительно низкой стоимости.

Традиционно измерительные микрофоны калибруются, чтобы был известен точный выходной уровень сигнала для данного уровня звукового давления, а амплитудно-частотная характеристика предсказуема и точна. Это прекрасные цели, но лишь немногие производители динамиков могут себе позволить (или могут оправдать) затраты на полностью откалиброванный измерительный набор или даже на микрофон.

Данный проект измерительного микрофона не откалиброван по уровню или АЧХ, а основан на достаточно предсказуемых характеристиках электретных микрофонных капсюлей. Они легкодоступны, очень дешевы (менее $5 США в любой валюте) и, как правило, на удивление хороши — за исключением тех, которые не продаются и заранее рассказать об этом невозможно. Не менее печально, что капсюли Panasonic WM-61A были сняты с производства, и я не знаю надежных поставщиков их аналогов.

Рис. 13 Типичные электретные капсюли (а)
и их амплитудно-частотная характеристика (б)

На Рис. 13 показан их внешний вид и типичная амплитудно-частотная характеристика (показаны капсюли Panasonic и их характеристика, также типичная для многих других моделей). Показанная на Рис. 13 АЧХ очень хороша и довольно близка к тому, что можно ожидать от приличных капсюлей.

Для большинства записей потребуется направленный микрофон. К сожалению, корпус является гораздо более сложным и критичным для направленного микрофона, чем для всенаправленной версии. К счастью, измерительные микрофоны должны быть всенаправленными, поэтому данное ограничение проблемой не является.

Чувствительность

Разумный (и правильный) способ оценить микрофон или микрофонный капсюль всегда должен ссылаться на чувствительность в терминах дБВ или дБн на Паскаль. Один Па имеет уровень звукового давления 94 дБ, и из этого можно определить напряжение, которое получится при любой силе звука. В спецификации, чтобы она была действительно разумной, должно быть также указано напряжение питания и номинал резистора питания, используемые для получения указанной чувствительности. Например, капсюль может питаться от источника постоянного напряжения 1,5 В и использовать резистор питания номиналом 2,2 кОм.

Если микрофон рассчитан на минус 35 дБВ (в пересчете на 1 В RMS) на 1 Па, легко можно определить выходной уровень:

— 35 дБВ = антилог (-35/20)
= 10 (-35/20) = 17,8 мВ

Таким образом, этот микрофон будет выдавать 17,8 мВ при звуковом давлении 94 дБ или 1,78 мВ при звуковом давлении 74 дБ. В некоторых случаях уровень может быть указан как дБн или дБмВ, обе единицы измерений имеют опорный уровень не 1 В, а 775 мВ. Чтобы преобразовать выходной уровень обратно в дБВ, нужно просто умножить напряжение на 1,29 (1,3 достаточно близко). Если микрофон не имеет разумных спецификаций (опущены основные ссылки), тогда вы можете оценить только уровень, который получите, основываясь на «типичном» микрофоне и обычно должны ожидать где-то от минус 34 дБ (20 мВ/Па) до минус 44 дБ (6.3 мВ/Па).

Как отмечалось в конце этой статьи, электретные микрофоны имеют предел УЗД, который они будут терпеть до появления искажения. Рассмотрим капсюль, работающий от батарейки напряжением 1,5 В. Если его чувствительность составляет минус 35 дБ/1 Па, как показано выше, на микрофон должен поступить звук с УЗД 114 дБ (на 20 дБ выше контрольного уровня), выходной сигнал будет составлять 178 мВ RMS… в снах. Микрофон будет искажать! Использование более высокого напряжения питания и/или более высокого сопротивления может обеспечить бо́льший выходной уровень для заданного УЗД, но, как правило, ни в коей мере не повысит уровень перегрузки.

Существует широкий ассортимент электретных капсюлей и предсказуемо широкий диапазон указанных чувствительностей. К сожалению, многие продавцы не дают спецификаций, имеющих какое-либо реальное применение и из-за этого намного сложнее определить, какой уровень выходного сигнала получится для ожидаемой силы звука. Для измерительных задач, если нет калибратора (или нет к нему доступа), можно выполнять только относительные измерения.

Чтобы дать некоторое представление о том, чего можно ожидать, я протестировал 6-миллиметровый капсюль, запитываемый от напряжения 5 В с резистором номиналом 5,1 кОм. Средний уровень звукового давления (невзвешенный) в моей мастерской (от радио через систему мастерской) составлял 65 дБ, при чем измеренный средний выходной уровень сигнала с микрофона составил 2,5 мВ RMS. Уровень достаточно близок к 30 дБ ниже 1 Па (94 дБ УЗД), что указывает на выходной сигнал 79 мВ при 1 Па — значительно выше, чем типичный уровень для большинства капсюлей. Это работает до минус 22 дБВ по отношению к 1 Па, что довольно неплохо.

Питание электретных микрофонов

Традиционно электретные микрофоны питаются от батарейки напряжением 1,5 В по очень простой схеме, показанной на Рис. 14. На нем показана схема микрофона «Граница» фирмы Radio Shack и в действительности она сложнее, чем большинство аналогичных — индуктивность обычно не применяется (и я не уверен, почему кто-то посчитал, это хорошей идеей, т.к. из-за неё микрофон становится чувствительным к магнитным полям). Как и у всех таких простых схем, у этой есть некоторые очень реальные недостатки.

Рис. 14 Типичная схема питания электретного микрофона

Недостатками стандартной схемы (и «бюджетных» коммерческих электретных микрофонов в целом) являются:

• выходной импеданс относительно высок (обычно около 1 кОм);
• уровень выходного сигнала ограничен (из-за низкого напряжения питания);
• шум может быть относительно высоким;
• способность воспринимать повышенную громкость звука низкая (обычно 21.09.2020 0 0

Источник

Начинающие музыканты зачастую не задумываются, насколько важную роль играет диаграмма направленности микрофона при записи сигнала. Из этого материала вы узнаете, какие диаграммы бывают, чем они отличаются и для каких задач подходят.

Диаграмма направленности микрофона оказывает большое влияние на всё, что вы записываете. Тем не менее сами диаграммы могут запутать начинающих музыкантов ввиду их серьёзных различий в принципе захвата сигнала.

Диаграммы напрямую влияют на итоговые характеристики записываемого звука. Более того, они подсказывают, как именно расположить микрофон в комнате, чтобы получить нужный звук на записи.

Несмотря на то, что у каждого из нас есть интуитивное представление о том, как именно микрофон будет записывать сигнал, знаете ли вы, что происходит, когда микрофон направляется в ту или иную сторону? Давайте разбираться.

Что такое диаграмма направленности микрофона?

Диаграмма направленности микрофона (англ. Polar Pattern) показывает, как именно микрофон улавливает звук от источников сигнала. Микрофон может захватывать сигнал перед и за собой, забирать немного (или много!) звука слева и справа или же записывать всё, что происходит вокруг.

Знание диаграмм подсказывает, какой именно микрофон лучше выбрать для того или иного источника звука. Вместе с тем она даёт понимание, как именно лучше расположить микрофон и источник сигнала в пространстве, чтобы получить желаемый звук.

Нулевые точки микрофона

Популярное заблуждение гласит, что диаграммы направленности представляют собой части круга, однако это не так. Схема направленности микрофона не двухмерна, а трёхмерна, поэтому на графике речь идёт не о круге, а о сфере.

Если посмотреть на схемы сбоку, то мысль станет понятнее:

Одна из важнейших особенностей паттернов состоит в том, что они рассказывают не столько о том, что микрофон запишет, сколько о том, что не запишет. Понимание того, что не попадёт в поле зрения микрофона особенно важно — благодаря ему мы можем точнее позиционировать микрофон в помещении и отсекать на записи всё лишнее.

Так, например, двусторонняя диаграмма полностью подавляет звук, поступающий к ней под углом 90 градусов. Другие паттерны также обладают зонами низкой чувствительности, называющимися нулевыми точками микрофона.

Диаграммы также по-разному отрабатывают эффект близости — повышение интенсивности низких частот по мере приближения источника звука к микрофону. В зависимости от паттерна и чувствительности, эффект проявляется на разном расстоянии: у одних моделей он появляется при очень близком расположении источника к микрофону, у других — проявляется на большей дистанции.

Диаграмма направленности микрофона, нулевая точка и эффект близости дают огромный контроль над записываемым сигналом. С их помощью звукорежиссёр может сделать звук тоньше или плотнее ещё до момента записи.

Основные диаграммы направленности микрофона

Существуют пять основных видов диаграммы направленности:

1. Всенаправленная;
2. Кардиоидная (кардиоида);
3. Суперкардиоидная (суперкардиоида);
4. Гиперкардиоидная (гиперкардиоида);
5. Двусторонняя (восьмёрка).

Диаграммы отличаются принципом захвата сигнала, поступающего к микрофону. Одни диаграммы записывают сигналы с одной из сторон, другие – забирают звук с двух сторону или отовсюду.

Всенаправленная диаграмма

Всенаправленная диаграмма (англ. Omni, Omnidirectional) захватывает звук со всех сторон: спереди, сзади, слева, справа, сверху и снизу. Микрофоны с всенаправленной диаграммой лишены эффекта близости: вне зависимости от удалённости источника сигнала, всенаправленный паттерн не накачивает низкие частоты в записываемом сигнале.

Всенаправленные микрофоны менее чувствительны к расположению в пространстве. Звучание паттерна отличается большей естественностью: микрофон захватывает сигнал так же, как мы слышим его в реальном мире.

Среди основных недостатков: сложности с просачиванием сигналов и преобладание звучания комнаты в записываемом сигнале. Оба недостатка вызваны особенностями паттерна: микрофон захватывает всё, что звучит в помещении.

Кардиоидная диаграмма (кардиоида)

Микрофоны с кардиоидной диаграммой (англ. Cardioid) направленности захватывают большое количества сигнала перед собой и немного звука по бокам (сверху и снизу, слева и справа), но отсекает всё, что происходит за ними. Нулевая точка кардиоидных микрофонов находится сзади (под углом 180 градусов).

Кардиоида обладает умеренно выраженным эффектом близости, благодаря чему при записи вокала можно добавить дополнительного тела голосу.

Паттерн также даёт отличную управляемость: можно значительно изменить характер звучания сигнала перемещением микрофона и/или источника сигнала относительно вертикальной оси.

Суперкардиоидная диаграмма (суперкардиоида)

В отличие от кардиоиды, суперкардиоидная диаграмма (англ. Supercardioid) забирает чуть меньше сигнала перед и сбоку от микрофона и намного больше — за микрофоном. Некоторая сжатость в сравнении с кардиоидой также обеспечивает меньший захват сигнала по бокам.

Нулевая точка микрофона с суперкардиоидной диаграммой располагается в пределах 126 градусов. Большая плотность диаграммы относительно обычной кардиоиды обеспечивает более выраженный эффект близости.

Гиперкардиоидная диаграмма (гиперкардиоида)

Гиперкардиоида (Hypercardioid) — ещё одна разновидность обычной кардиоиды. В сравнении с кардиоидной и суперкардиоидной диаграммами, гиперкардиоида забирает ещё меньше сигнала перед и по бокам микрофона, но «хватает» значительно больше звуков за микрофоном.

Гиперкардиоидные микрофоны особо чувствительны к расположению в пространстве: устройства забирают сигнал в относительно небольшом коридоре перед микрофоном, а также фиксируют звуки за микрофоном. При записи лучше изолировать заднюю часть микрофона звукопоглощающим экраном, если вы не хотите, чтобы отразившиеся от стены сигналы вернулись в поле зрения микрофона в виде отзвуков комнаты.

Нулевая точка гиперкардиоиды располагается в районе 110 градусов, звуки за пределами этого значения подавляются достаточно активно. Что касается эффекта близости, то здесь он выражен ещё сильнее, чем у суперкардиоиды.

Двунаправленная диаграмма (восьмёрка)

Двунаправленная диаграмма направленности микрофона забирает сигнал спереди и сзади микрофона, но отсекает всё по бокам. Из-за схожести профиля захвата сигнала с цифрой 8 диаграмму часто называют «восьмёркой» (англ. Figure-8).

Нулевая точка «восьмёрки» располагается под углом 90 градусов. Всё, что находится за пределами основного направления захвата звука, отсекается микрофоном.

Устройства с двунаправленной диаграммой полезны при записи интервью, а также при записи двух источников звука одним микрофоном. Помимо этого восьмёрка пригодится для направленной записи источника вместе с окружением: к примеру, можно записать гитару и отзвуки помещения (зала) за микрофоном.

Другие виды диаграмм направленности

Помимо пяти основных видов диаграмм, существуют несколько их разновидностей, расширяющих направление записи сигнала. Так или иначе, нестандартные диаграммы представляют собой вариации на тему основных паттернов.

Полусферическая диаграмма

Разновидность всенаправленной диаграммы, работающей только с половиной сферы. Полусферическая диаграмма (англ. Half-omnidirectional или Hemispherical) обладает теми же достоинствами и недостатками, что и всенаправленный паттерн.

Нулевая точка диаграммы располагается на отметке 180 градусов — микрофон отсекает всё, что находится позади. По этой причине микрофоны с полусферическим паттерном часто используются для подзвучивания больших областей: например, сцены концертного зала при выступлении дикторов.

Субкардиоидная диаграмма

В сравнении с кардиоидой, субкардиоидная диаграмма (англ. Subcardioid) чувствительна ко всему, что происходит перед ней. Что касается звуков позади, то их субкардиоида воспринимает хуже, из-за чего сигналы сзади звучат заметно тише.

У паттерна нет нулевых точек — микрофоны с субкардиоидой одинаково хорошо воспринимают как то, что происходит перед ними, так и то, что звучит за ними. Благодаря этому широкая субкардиоида предлагает естественность звучания как у всенаправленной диаграммы и относительную сфокусированность на каком-то направлении, свойственную кардиоиде.

Узкая восьмёрка (шотган)

Узкая восьмёрка применяется в микрофонах типа «Shotgun» — узконаправленных устройствах для записи звука в особо шумном окружении. Подобные микрофоны подходят для фокусирования на источнике звука в шумном окружении: например, на съёмочной площадке. Направление микрофона с восьмёркой на источник сигнала позволяет записывать звук с большого расстояния и отсекать нежелательные окружающие шумы.

Чем чревато использование неподходящей диаграммы направленности?

Просачивание сигналов, вызванное неправильным позиционированием микрофона, способно уничтожить любую запись. Так, например, в записанном аудио может появиться излишне активные тарелки во всех микрофонах, близких к снейру и бочке, что приведёт к невозможности изолирования одного из барабанов из общего микса.

В подобных ситуациях, если мы говорим о работе с ударными, добавление нескольких децибел громкости каналу томов приведёт к появлению в миксе резкого и неприятно усиленного звука сплэша или других тарелок. Таким образом, усиление одной из дорожек приведёт к усилению других сигналов барабанной установки, нарушению баланса звучания и, как следствие, уничтожению микса.

Другая проблема, которая может быть вызвана неправильным выбором диаграммы и позиционированием микрофона в пространстве, — соединение дорожек вокала и гитары при записи исполнителя с инструментом. Вместо разделения на дорожку вокала с едва слышимой гитарой и дорожку гитары с уловимым голосом, неправильное позиционирование приведёт к записи двух равнозначных каналов.

Нулевые точки разных диаграмм направленности позволяют записывать микрофоном нужное и отсекать ненужное. Знание особенностей паттернов позволит выбрать подходящий микрофон и расположить его так, чтобы свести к минимуму всё, что вы не хотите фиксировать, но сохранить то, что должно быть записано.

Вместо заключения: какая диаграмма лучше?

Паттерны созданы для разных сценариев записи, поэтому вопрос о том, какая диаграмма направленности микрофона лучше, не имеет смысла. Лучшей диаграммы попросту не существует: каждый паттерн обладает собственными плюсами и минусами, но только в рамках возможных сценариев использования.

Всенаправленная диаграмма

• Забирает звук со всех сторон;
• Отлично подходит для записи комнаты и естественного звучания помещения;
• Не имеет нулевых точек — записывает всё, что слышит;
• Обладает низкой чувствительностью к сложным звукам: взрывным согласным, сибилянтам и прочим;
• Не проявляет эффекта близости;
• Микрофоны с всенаправленной диаграммой обладают повышенной чувствительностью в низкочастотном диапазоне;
• Подходит для записи оркестров, больших коллективов;
• Отличается малой стоимостью.

Кардиоидная диаграмма

• Записывает сигналы в широкой области перед собой, но не теряет сфокусированности на источнике;
• Хорошо отсекает окружающие шумы;
• Эффект близости позволяет управлять звучанием без применения дополнительных обработок;
• Нулевая точка располагается сзади (180 градусов);
• Достаточно универсальна: подходит для записи вокала, музыкальных инструментов и прочих источников сигнала.

Суперкардиоидная диаграмма

• Отлично подходит для подзвучивания конкретных объектов в широкой области (например, на сцене);
• Обладает лучшей изоляцией от окружающих звуков в сравнении с кардиоидой;
• Обладает меньшей чувствительностью к звучанию комнаты, что позволяет записывать только источник сигнала;
• Эффект близости выражен менее активно в сравнении с кардиоидой;
• Нулевая точка располагается в области 126 градусов;
• Подходит для вокала, записи речи, музыкальных инструментов.

Гиперкардиоидная диаграмма

• Максимальная сфокусированность на конкретном источнике звука;
• Отсечение большинства окружающих сигналов, призвуков и прочих подобных звуков;
• Минимальное проявление фидбека;
• Эффект близости выражен менее активно в сравнении с кардиоидой и суперкардиоидой;
• Нулевая точка располагается в области 110 градусов;
• Подходит для записи источников в шумном окружении.

Двунаправленная диаграмма (Восьмёрка)

• Запись объектов перед и за собой с одинаковым уровнем громкости сигнала;
• Отсечение всех боковых звуков и шумов;
• Возможность стереозаписи объектов, расположенных с двух сторон от микрофона;
• Нулевая точка находится на отметке 90 градусов;
• Подходит для записи интервью, записи комнаты.

Правильный выбор диаграммы и корректное расположение микрофона в пространстве — вещи, которые отделяют отличную запись от прошедшего через десятки правок, подрезок и тонны обработок «Франкенштейна». В общем, понимание диаграмм направленности улучшает позиционирование микрофонов и, как следствие, ведёт к лучшим результатам по итогам записи.

Диаграмма направленности микрофона (Polar Pattern) — это его чувствительность к звуку относительно направления или угла, с которого поступает сигнал.

Это один из главных параметров микрофона — полное представление о диаграммах направленности позволит выбрать подходящую модель, а также правильно ее разместить, чтобы на сессии звукозаписи записать максимум полезного сигнала и не дать попасть в дубль нежелательный звук.

Виды диаграмм направленности

Диаграммы направленности отображаются на графике, который показывает чувствительность микрофона на 360 градусов. При этом надо понимать, что речь идет не об окружности, а о сфере. Микрофон находится в центре, 0 градусов — это направление его фронтальной стороны.

Все виды диаграмм направленности микрофонов делятся на три категории:

• Однонаправленная
• Всенаправленная
• Двунаправленная

Каждая из этих диаграмм направленности имеет разные характеристики чувствительности в отношении уровня и частотного диапазона к звукам, поступающим под разными углами.

У большинства микрофонов конструкция с одной постоянной направленностью. Но есть модели и с переключаемой диаграммой.

Микрофоны с переключаемой диаграммой направленности:

• Lewitt Authentica LCT 840
• Warm Audio WA-47jr
• Samson G-Track Pro

Однонаправленная диаграмма (Unidirectional)

Однонаправленные микрофоны отличаются высокой чувствительностью с передней стороны микрофона. Это позволяет исключить нежелательные посторонние звуки и окружающий шум, находящиеся вне оси направленности.

Однонаправленные диаграммы бывают четырех видов:

• Кардиоидная
• Суперкардиоидная
• Гиперкардиоидная
• Долевая или лепестковая (у микрофонов-пушек)

Кардиоидная диаграмма (Cardioid). Cardioid в названии указывает на то, что диаграмма напоминает форму сердца. У таких микрофонов широкая область захвата спереди, с максимальным отклонением от оси на 180 градусов. С боков у кардиоидных микрофонов звук намного тише, сзади сигнал не улавливается.

Пример: если два человека находятся на одном расстоянии от микрофона, один спереди, а второй — сбоку под углом 90 градусов, то второй будет звучать, будто он находится в два раза дальше от микрофона.

Кардиоидные микрофоны используются для записи одного источника звука. Такая характеристика позволяет снизить на ⅔ восприятие окружающего шума по сравнению со всенаправленными моделями, а также уменьшить обратную связь на сцене — когда микрофон «заводится» от напольных мониторов.

Первым способом создания однонаправленной характеристики было совместное использование всенаправленного и двунаправленного элементов в одном корпусе. При смешивании двух сигналов в равных пропорциях получалась кардиоидная диаграмма направленности.

• Shure SM58-LCE
• sE Electronics X1 S Vocal Pack
• Audio-Technica AT4033A

Суперкардиоидная диаграмма (Supercardioid). Имеют более узкую область захвата, чем у кардиоиды. Область захвата спереди составляет около 115 градусов. Конструкция суперкардиоидного микрофона подразумевает небольшую зону захвата сигнала сзади, что необходимо учитывать при размещении микрофонов на сцене совместно с мониторами. При правильной установке обеспечивают еще более сфокусированный прием сигнала, чем кардиоидная диаграмма, и лучшее подавление окружающего шума и обратной связи.

• Shure BETA 58A
• sE Electronics V7 MK
• Behringer BV635
• Shure SUPER 55 Deluxe

Гиперкардиоидная диаграмма (Hypercardioid). Очень похожа на суперкардиоидную диаграмму, область захвата спереди еще уже и составляет 105 градусов, а чувствительность с обратной стороны немного выше. Применяются для подзвучки источников громкого сигнала.

• Alctron DK1000
• Октава МК-012-01
• Beyerdynamic TG D70d
• AUDIX OM5

Микрофон-пушка (Shotgun / Lobar, долевая диаграмма). Имеют наиболее выраженную фронтальную направленность с небольшой чувствительностью сзади и по бокам. Используются в ситуациях, когда необходимо снимать звук с большого расстояния. В основе конструкции находится капсюль с малой диафрагмой суперкардиоидной или гиперкардиоидной направленности. Но за счет специальной конструкции с длинной интерференционной трубкой перед диафрагмой, достигается подавление звука вне оси.

• Superlux PRA118S
• Sennheiser ME66
• RODE NTG-2

Всенаправленная диаграмма (Omni, Omnidirectional)

Всенаправленные микрофоны имеют одинаковую чувствительность во всех направлениях. Они не требуют установки в направлении источника сигнала.

Их преимущество — естественное, открытое реалистичное звучание, в том числе при записи инструментов в нижнем регистре, а также ровная частотная характеристика.

Подходят для работы в студийных помещениях с хорошей акустикой, записи живых выступлений негромких коллективов и записи отражений помещения.

С другой стороны, всенаправленные микрофоны не могут отсечь нежелательный фоновый шум и склонны «заводиться», поэтому их не удастся использовать на громких площадках.

Всенаправленная диаграмма очень часто используется в петличных микрофонах у ведущих и корреспондентов, так как в таком случае человек может свободно двигаться и не опасаться, что звук запишется тихо.

• RODE Lavalier GO White
• Shure VP64A
• Lewitt LCT 640 TS
• Blue Yeti Nano Gray

Двунаправленная диаграмма / восьмерка (Bidirectional / Figure of

Двунаправленная диаграмма имеет две равные области захвата сигнала, расположенные противоположно друг другу — спереди и сзади микрофона. Звук с боков не записывается.

Угол захвата каждой из сторон составляет около 90 градусов. Соответственно, микрофон подойдет для записи интервью или, скажем, вокального дуэта.

Используются в техниках стереозаписи Blumlein и mid/side.

У всех ленточных микрофонов, в связи с особенностями конструкции, диаграмма двунаправленная.

• sE Electronics SE 2300
• Superlux R102
• Октава МЛ 52-02 к/к
• AEA R92

Применение на практике

Кардиоида. Живой звук, студийная запись (особенно в неподготовленных акустических условиях). Подходит для чистой записи вокала и любых инструментов, включая барабанную установку.

Суперкардиоида и гиперкардиоида. Живые концерты с высоким уровнем шума. Студийная запись с особыми требованиями: например, запись малого барабана с минимальным проникновением хай-хэта.

Микрофон-пушка (Shotgun / Lobar). Видеопродакшн и кино — для закадровой записи звука и полевой записи.

Всенаправленные микрофоны. Студийная запись, запись инструментов (например, акустической гитары) в акустически подготовленном помещении, запись хора или оркестра, запись движущихся объектов.

Двунаправленный (восьмерка). Стереозапись, запись или стрим интервью с участием двух человек.

При использовании однонаправленных микрофонов необходимо учитывать следующие факторы:

Эффект приближения — проявляется в усилении низких частот по мере приближения источника звука к микрофону. Эффект встречается у однонаправленных, и особо выражен у двунаправленных микрофонов. У всенаправленных моделей эффекта нет. Хотя эффект приближения меняет частотную характеристику и снижает разборчивость, иногда его используют специально — для уплотнения, придания звуку тепла и усиления нижнего регистра.

Внеосевое окрашивание — встречается, когда звук проникает в микрофон вне основной оси направленности. Частотная характеристика микрофона может изменяться в зависимости от угла поступления сигнала. Больше всего от этого эффекта страдают высокие частоты.

Фактор расстояния (коэффициент расстояния) — связывает расстояние от источника звука до микрофона и баланс между прямым звуком источника и фоновым шумом. Чтобы добится схожих результатов между микрофонами со всенаправленной и кардиоидной диаграммой, первый необходимо расположить ближе к источнику звука, а второй — дальше.

Если для всенаправленного микрофона фактор расстояния будет равен 1, то для микрофона с кардиоидной направленностью он будет равен 1,7. Это значит, расположив кардиоидный микрофон на расстоянии 17 см, можно получить схожий результат соотношения полезного сигнала к окружающему шуму, как у всенаправленного микрофона на расстоянии 10 см.

Что покупать

Поскольку студийные задачи могут быть разными, лучше составить небольшой парк микрофонов.

Направленные микрофоны способны исключить нежелательные шумы, уменьшить эффект реверберации пространства и имеют высокий коэффициент усиления до обратной связи. Позволяют записывать или подзвучивать инструменты в непосредственной близости друг к другу, необходимы на сцене, особенно при использовании сценического мониторинга. Придают окрас благодаря эффекту приближения.

Всенаправленные микрофоны передают естественный и открытый звук, отлично подходят для использования в акустически подготовленных студийных помещениях или акустически «богатых» пространствах — например, в церквях или концертных залах, которые отличаются характерной реверберацией). Правильно расположенные всенаправленные микрофоны в акустическом пространстве способны сохранить характер места записи, отличаются ровной частотной характеристикой и не подвержены эффекту приближения. Также микрофоны с круговой диаграммой лучше, чем направленные, противостоят шуму ветра, и менее восприимчивы к взрывным согласным «б», «п» и «т».

Двунаправленные микрофоны обеспечивают более естественный звук и передачу реверберации помещения, чем кардиоидные. Они полностью отсекают звуки с боков и позволяют производить стереозаписи (в частности, по технике Blumlein и Mid-Side). Очень удобны для записи интервью или двух акустических инструментов одновременно. Больше всех остальных типов подвержены эффекту приближения.

Пол Уайт: Эффективное использование вариантов направленности микрофонов

часть 1

Опубликовано в журнале «Sound on Sound» в марте 2007 года

Пол Уайт

Знание различных видов направленностей микрофонов может помочь Вам достичь лучших результатов при записи. Если Вы смущены тем, что означает эта фраза, то наш небольшой справочник по вариантам направленности микрофонов поможет Вам сделать шаг в правильном направлении.

Каждый учебник по технологии музыки включает описание различных вариантов направленности микрофонов. Но что большинство пользователей действительно желают знать, так это то, какие выгоды они могут дать, и в каких ситуациях лучше всего их использовать. В этой статье я сконцентрируюсь на применениях единственного микрофона, а о стереофонии мы поговорим в следующей статье.

Основы

Напомню Вам, что диаграммы направленности на иллюстрациях хоть и выглядят двумерными, но на самом деле судите о них в трёх измерениях. Например, диаграмма всенаправленного микрофона, нарисованная на бумаге, похожа на круг, но на самом деле – это сфера.

Несмотря на то, что в продаже имеется множество микрофонов с переключаемыми характеристиками направленности, на самом деле есть только два фундаментальных варианта: всенаправленная (omni) или «круговая», и «восьмёрка». Все остальные варианты, включая популярную кардиоиду, созданы путём комбинирования этих двух.

Всенаправленные микрофоны имеют практически сферическую чувствительность, что делает их очень полезными для получения естественно звучащей записи. Они идеальны для того, чтобы записывать струнные инструменты или акустическую гитару – при условии, что запись производится в приятно звучащей комнате.

Всенаправленные микрофоны часто называют «микрофонами давления», потому что, по существу, они просто измеряют давление воздуха в какой-то точке пространства. Диафрагма наглухо закрывает кювету, и по сути дела, микрофон ведёт себя как маленький барометр, способный реагировать на давление, изменяющееся со звуковой частотой. У него нет никаких средств обнаружения направления, откуда приходит звук, и таким образом, такой микрофон является всенаправленным. Для него существенны только лишь вариации давления, и такой микрофон имеет более или менее одинаковую чувствительность к звукам от всех направлений – запомните эту мысль, поскольку я возвращусь к ней позже.

Чтобы такой микрофон не вёл себя совсем уж как метеорологический барометр и не реагировал на погоду, его кювета изготавливается так, чтобы была маленькая воздушная утечка. Либо в неё устанавливается специальный клапан, который реагирует на инфранизкие колебания атмосферного давления и уравнивает давление внутри кюветы с атмосферным. Это предотвращает долговременное смещение диафрагмы от её нормального положения. Естественно, что на звуковые частоты это реагировать не должно.

Эта диаграмма показывает три основных вида направленности. Всё остальное – это вариации этих трёх. Синий круг – всенаправленная характеристика, красные круги – восьмёрка и зелёная линия – кардиоида.

Механическая простота этого «управления давлением» гарантирует, что звук, приходящий вне оси микрофона, будет захвачен с достаточной точностью (с точки зрения АЧХ). Однако, физический размер диафрагмы любого микрофона будет всегда способствовать некоторой потере высоких частот – и чем больше диафрагма, тем сильнее выражена эта потеря. (В идеале, диафрагма должна представлять собой точку. Но это из разряда вечных двигателей…) Если Вы представите себе звуковую волну, приближающиеся к диафрагме под углом, скажем, 45 градусов по отношению к оси, то звук достигнет одной стороны диафрагмы немного раньше, чем другой. Это приведёт к некоторому рассогласованию фаз в высоких частотах, и следовательно, к небольшой потере в высокочастотном диапазоне. Именно поэтому, прецизионные измерительные микрофоны обычно имеют капсюли очень маленького диаметра. Это создаёт другую проблему, поскольку маленькая диафрагма захватывает мало звуковой энергии. Это требует большего усиления, которое, в свою очередь, приводит к более высокому уровню электрических шумов. Из-за этого, такие микрофоны редко применяются для записи музыки.

Другое преимущество всенаправленных микрофонов – расширенный низкочастотный диапазон. Обычно, он на октаву больше, чем у кардиоидного микрофона аналогичного размера. Они также менее восприимчивы к подбиранию шума и грохота от механических вибраций, чем кардиоидные.

Микрофон, имеющий характеристику направленности типа «восьмёрка», используют диафрагму, открытую для воздуха с двух сторон. Она реагирует не давление как таковое, а на его разницу (или градиент) между своим фронтом и тылом. Такие микрофоны имеют общее название «микрофоны градиента давления» (иногда, их называют также «скоростными микрофонами», потому что они могут определять скорость звуковых волн). Это устройство диафрагмы делает их очень чувствительными к звукам, приходящим со стороны передней или тыловой оси. Звуки же, приходящие с боков, не вызывают движения диафрагмы вообще (нет разницы давлений). Звук, поднятый тылом диафрагмы, производит инвертированный (перевёрнутый) электрический сигнал по сравнению с тем же самым звуком, поднятым её фронтом (Это вполне логично. Вспомните, например, динамики в Ваших колонках).

Частотная характеристика «осевых» звуков достаточно равномерна в пределах ограничений, накладываемых размером диафрагмы. Другими словами, чем меньше диафрагма, тем больше точность захвата «вне-осевых» звуков. Критический аспект «микрофона градиента давления» — то, что уровень выходного сигнала падает с уменьшением частоты. Это происходит из-за того, что разница давления по сторонам диафрагмы уменьшается с ростом длины звуковой волны. Чтобы преодолеть эту проблему, зачастую используется специальное демпфирование диафрагмы, чтобы ей было легче реагировать на низкочастотные звуки, чем на высокочастотные. Это приводит к более ровной АЧХ. Побочный эффект этого – то, что микрофон становится достаточно чувствителен к механическим вибрациям.

Эффект близости

Другой важный фактор, о котором Вы должны знать – то, что все «микрофоны градиента давления» показывают, в той или иной степени, «эффект близости». Так называется низкочастотное повышение, которое происходит, когда микрофон используется очень близко к звуковому источнику. Принцип возникновения этого эффекта мы не будем рассматривать, поскольку это весьма сложная тема, но с точки зрения практического применения, замечу, что в этом может быть и сила и слабость – всё зависит от того, чего Вы пытаетесь достигнуть.

Здесь оба микрофона имеют характеристику направленности «восьмёрка». Микрофоны расположены так, чтобы большая часть вокального звука приходила в «глухие» бока гитарного микрофона и наоборот. Это даст лучшее разделение, чем при использовании кардиоидных или всенаправленных микрофонов. Однако учтите, что они поднимают и тыловые звуки. Так что постарайтесь сделать всё возможное, чтобы их избежать.

Если Вы скомбинируете капсюли вышеописанных конструкций в одном микрофоне или сделаете капсюль, имеющий свойства обоих, то в результате Вы получите кардиоидную модель. Объединяя фронтальную осевую чувствительность «восьмёрки» и «круга», Вы получите сильную отдачу (повышенную чувствительность) с фронта микрофона. По сторонам у «восьмёрки» нет ничего, чтобы добавить к кругу. Следовательно, бока кардиоиды менее чувствительны, чем её фронт. Вторая, тыльная половинка «восьмёрки», обладает такой же отдачей, как и «круг», но сигнал, произведённый ею, обладает обратной полярностью по отношению к «кругу». Таким образом, они взаимно компенсируют друг друга. Следовательно, микрофон становится чрезвычайно нечувствительным к тыловым звукам.

Кардиоидный тип направленности широко используется из-за её способности «предвзято» относиться к звукам, прибывающим со сторон или тыла микрофона. Однако, когда Вы более пристально посмотрите на то, как ведёт себя кардиоидный микрофон, то скоро станет очевидно, что он не является абсолютно универсальным решением для всех видов применений.

Хотя первые кардиоидные микрофоны использовали два отдельных капсюля, большинство современных моделей построены на основе единственного капсюля. Он снабжён звуковым лабиринтом, расположенным позади диафрагмы. Этот лабиринт управляет фазой звука, попадающего с её тыловой стороны. Вообще-то, эта система работает очень хорошо и является основой для большинства переносных динамических и студийных конденсаторных микрофонов. Однако, её слабость – то, что кардиоида обладает неравномерной чувствительностью в разных частотах и направлениях. Такой микрофон очень точно подберёт «осевой» звук, а вот звуки, приходящие вне оси, будут в той или иной степени фильтрованы в соответствии с направленностными характеристиками микрофона. Чаще всего, это проявляется в виде снижения высокочастотной чувствительности. Поговорите в бок кардиоидного микрофона и Вы услышите, насколько могут быть окрашенными «вне-осевые» звуки.

В реальном мире звук редко прибывает только по оси, поскольку окружающая среда производит массу отражённого звука, и он может достигать микрофона под любыми углами. Практический результат этого – то, что точный «осевой» звук смешан со значительным количеством окрашенного отражённого звука. Если запись осуществлялась в неподготовленном помещение, это может привести к заметным «носовым» или «коробочным» призвукам. Так как кардиоидные микрофоны попадают под классификацию «микрофоны градиента давления» (потому что тыл диафрагмы не закупорен), они тоже обладают «эффектом близости». Это может привести к существенному повышению баса, когда микрофон используется очень близко к инструментам или вокалистам.

Если диафрагма открыта для воздуха только с одной стороны, то считается, что микрофон управляется давлением: он реагирует на давление воздуха, но практически нечувствителен к направлению, откуда приходит звук. Когда диафрагма открыта с обеих сторон, она реагирует на градиент давления (разницу между давлением с фронтальной стороны и тыловой). Звук, приходящий со стороны, оказывает одинаковое давление с обеих сторон (нет разницы). Это и есть причина того, почему «восьмёрка» отклоняет боковые звуки, но чувствительна к фронтальным и тыловым.

Изменяя соотношение между капсюлями с характеристиками «круг» и «восьмёрка» можно получить более или менее узкие формы кардиоиды. Таких же результатов можно добиться, изменяя конструкцию акустического лабиринта позади диафрагмы. Узконаправленные микрофоны, такие, как супер- и гиперкардиоидные, имеют маленький лепесток чувствительности с тыльной стороны. В результате, наименее чувствительные области на этих микрофонах находятся под углами 35 – 45 градусов к тыловой оси, а не непосредственно сзади микрофона. На это стоит обращать особое внимание, когда Вы размещаете микрофоны в попытке устранить нежелательные утечки. Зачастую, более важным является то, куда смотрят «мёртвые» оси микрофонов, чем то, куда указывают оси наибольшей чувствительности.

Поскольку у супер- и гиперкардиоидных моделей более узкая направленность, они более чувствительны к позиционным изменениям в источнике. Таким образом, важно минимизировать движение, работая близко к ним. Акустические поглотители, помещённые позади микрофонов, помогут уменьшить уровень звука, попадающего на тыловой лепесток. И если у Вас возникает ситуация, когда хорошее разделение между инструментами крайне необходимо – то осторожное использование узконаправленных кардиоидных микрофонов будет разумным выбором.

Теорию – в практику

Хотя, конечно, отдельные микрофоны более предпочтительны, Вы вполне сможете использовать один кардиоидный микрофон, чтобы снять звук с обоих подвесных томов. Он обладает широкой чувствительностью с фронта, но в то же время, обеспечивает существенное отсечение тыловых звуков. Это поможет избежать утечек от тарелок.

Как же эти особенности могут помочь нам, когда дело доходит до их фактического применения при записи? Возвратимся к нашему старому знакомому – кардиоиде. Мы теперь знаем, что надо делать скидку на неточную частотную характеристику (вне оси) и на басовое повышение от «эффекта близости». Но зато, его направленность поможет держать инструменты по раздельности и минимизирует количество отражённого звука. Но тем не менее, любые утечки или отражения, проникшие через тыл или боковые стороны, будут значительно окрашены по сравнению с аналогичным всенаправленным микрофоном. Всенаправленный микрофон поднимет, конечно, гораздо больше звука комнаты, но сделает это с намного меньшим количеством окраски.

Вооружённые этими знаниями, Вы можете попытаться расставить Ваши микрофоны так, чтобы минимизировать количество вне-осевых звуков. Один из способов сделать это – пользоваться акустическими поглотителями, такими как спальные мешки, пуховые одеяла или звукопоглощающий поролон. Например, делая запись вокала, Вы будете нуждаться в экране позади головы певца. Он перехватит и поглотит звук, который мог бы отразиться от задней стены и проникнуть во фронт и бока кардиоидного микрофона. Неплохо иметь поглотители сзади и со сторон микрофона, не забывая при этом и о потолке. Импровизированное экранирование может быть очень эффективно, зато коммерческие решения имеют более опрятный вид (зато и стоят намного дороже).

Использование эффективных поглотителей значительно улучшит качество записи, сделанной кардиоидным микрофоном в очень рефлексивном помещении. Но всё равно немногие из кардиоидных моделей дают столь же естественный звук, как всенаправленные. Это происходит из-за способа, которым акустический лабиринт обращается со звуком.

Чрезмерный «эффект близости» является основной проблемой при записи вокалов, но с этим легко бороться, поместив между певцом и микрофоном поп-фильтр, чтобы певец не смог слишком близко подобраться к микрофону. Вы можете выбирать: использовать всенаправленный микрофон и получить большое количество утечек, или выбрать кардиоидный, но при этом проникшие утечки будут сильно окрашены (это может привести к менее естественному звуку). Во многих случаях, Вы получите заметно лучшие результаты, используя всенаправленный микрофон, но при условии, что проведёте акустическую подготовку помещения для уменьшения отражений и утечек.

Раньше, я всегда использовал для записи акустической гитары кардиоидный микрофон, но теперь, я предпочитаю применять всенаправленный (в сочетании с акустической панелью SE Reflexion Filter). Мало того, что результатом является более естественный звук, так и точность позиционирования микрофона не столь критична, как для кардиоидной модели. Конечно, нам не всегда требуется именно естественный звук – особенно в поп-музыке, где музыкально приятный результат имеет большее значение, чем абсолютная точность. Это причина того, почему микрофоны с большой диафрагмой (вероятно, наименее точные), настолько популярны для записи вокала.

Кардиоида – комбинация «восьмёрки» и «круга». Она чувствительна к звукам со сторон и фронта, и практически нечувствительна к тыловым звукам. Вместо того, чтобы использовать два капсюля, большинство таких микрофонов базируется на одном, имеющем акустический лабиринт, который управляет фазой тыловых звуков. Суперкардиоида и гиперкардиоида используют тот же самый принцип, создавая более узкую направленность за счёт уменьшения тыловой отсечки.

Не требуется особого воображения, чтобы исследовать все доводы «за» и «против» при использовании кардиоидных и всенаправленных микрофонов в типичных условиях звукозаписи. Менее очевидны варианты применения микрофонов с «восьмёркой». Первое, что приходит на ум – это специфическое применение их для снятия стереозвука по способу MS (Mid&Side). Хорошо, но иногда акустические качества микрофона не дают Вам другого выбора. Ленточные микрофоны, например, обладают естественной «восьмёркой». В 50-е и 60-е годы они нравились живым группам, поскольку позволяли двум бэк-вокалистам петь в противоположные стороны одного микрофона. В нынешнее время, мы выбираем ленточные микрофоны из-за их тона.

Однако, одна из главных причин выбрать «восьмёрку» не то, как она поднимает звук, а то, как она его отбрасывает. Помните, что «восьмёрка» полностью глуха к звукам, прибывающим под углом 90 градусов к звуковой оси. Это означает, что если у Вас есть два звуковых источника в непосредственной близости друг от друга, то зачастую Вы сможете значительно улучшить разделение между ними. Установите микрофоны так, чтобы «глухая» ось каждого микрофона указывала на источник, от которого Вы пытаетесь изолироваться. Тыловой чувствительности можно противопоставить акустическое экранирование. Это метод может быть очень успешным для записи поющего гитариста, поскольку он помогает разделить гитару и голос. Конечно, разделение никогда не будет полностью идеальным по двум причинам: звуки не исходят из одной точки и отражения от комнаты могут дойти до микрофона под любым углом. Из-за этой причины и рекомендуется использовать акустическое экранирование.

Микрофоны с переключаемыми типами направленности комбинируют сигналы от двух капсюлей. Самое популярное исполнение базируется на двух компенсационных кардиоидных капсюлях. Управляя уровнями и полярностями сигналов с этих капсюлей, можно создать любой из типов направленности. Однако, там, где важна чистота и естественность звука – например, ответственная запись классических или этнических инструментов – выбор специализированного всенаправленного микрофона или «восьмёрки» (в идеале, с маленькой диафрагмой), приведёт, скорее всего, к более точным результатам и с меньшей окраской «вне-осевых» звуков.

Диаграммы направленности не всегда так просты, как кажутся на первый взгляд: диаграммавысокочастотной направленности типа «раздавленный паук» суперкардиоидного микрофона-пушки Sennheiser MKH416 обозначена красным (выше 8кГц). Среднечастотная диаграмма (1 – 8кГц) того же самого микрофона нарисована синим. Для сравнения, зелёным цветом нарисована типичная кардиоида.

Заключительное слово

Я преднамеренно сделал этот краткий обзор простым, насколько только возможно, чтобы дать Вам понятие о нескольких важных концепциях. Кардиоидный микрофон с большой диафрагмой может стать надёжным оплотом проектной студии, но есть ситуации, когда это не самый лучший выбор. Я надеюсь, что достаточно подчеркнул важность окружающей среды при записи. Пути и способы, которыми звуковые волны оказывают воздействие на микрофон, могут иметь огромное влияние на конечный результат.

Опубликовано в журнале «Sound on Sound» в марте 2007 года

Перевод подготовил Бережной Вячеслав www.unisonrecords.ru

Загрузка беседы

От выбора микрофона для записи голоса зависит качество выпускаемой аудиопродукции.

Неподходящий прибор не сможет обеспечить прозрачность вокала и ухудшит звучание всей композиции.

Поэтому к поиску устройства для профессиональной звукозаписи в домашних условиях нужно отнестись ответственно.

Требования к микрофону для записи голоса

Перед тем как выбрать студийный микрофон, необходимо оценить основные характеристики, которым он должен соответствовать. Для пения покупают модели с кардиоидной, а не круговой направленностью, т.к. они должны улавливать голос и обладать шумоподавлением.

Список ключевых требований включает такие пункты:

1. Диаграмма направленности. Кардиоидная или суперкардиоидная. Помимо изоляции вокала от звуков окружающей среды, такая диаграмма защищает оборудование от характерного фидбэка при наличии мониторной акустики.
2. Ветрозащита. В дополнение такая накладка исключает появление «взрывных» звуков в записи. К ним относятся буквы «П» или «Б».
3. Частотный диапазон. Стандартный вокальный микрофон работает с частотой от 50-80 Гц до 15 кГц.
4. Тип оборудования. Для выступлений на сцене принято использовать динамические аппараты, а для домашней студии – чувствительные конденсаторные устройства.
5. Качество радиосвязи между базой и микрофоном, устойчивость к помехам и искажениям. Такие требования предъявляются к беспроводным моделям.
6. Чувствительность. Параметр описывает соотношение выходного сигнала со звуковым давлением. Чем выше чувствительность, тем тише звук будет фиксироваться микрофоном.

Параметры выбора микрофона для записи звука

Существует несколько параметров, которые нужно учитывать при выборе вокального микрофона для домашней студии. Среди них:

1. Тип направленности.
2. Чувствительность.
3. Диапазон частот.
4. Тип питания.
5. Уровень шума.
6. Динамический диапазон.

Направленность микрофона

Параметр влияет на способ фиксации сигнала из окружающей среды. Его подбирают под особенности здания, в котором планируется использование микрофона.

В зависимости от направленности приборы для звукозаписи разделены на такие группы:

1. Полусферические и всенаправленные.
2. Однонаправленные (кардиоидные, полукардиоидные, суперкардиоидные, гиперкардиоидные).
3. Двунаправленные.

Представители первой категории реагируют на все звуки, которые находятся в окружающем пространстве. Их можно использовать для записи инструментов и нескольких вокалистов. Полусферические устройства воспринимают сигналы с одной стороны сферы, но обеспечивают четкость и прозрачность звучания.

Кардиоидные модели способны записывать звук перед аппаратом, не фиксируя происходящее за пределами выбранной зоны. Такой тип микрофона востребован в домашней студии, где отсутствует специально обустроенная вокальная комната с шумоизоляцией.

Если оснастить оборудование звукопоглощающим сигналом, вероятность попадания в запись нежелательного фонового шума будет исключена.

Такой диаграммой обладают многие головные и петличные микрофоны.

Двунаправленные аппараты считаются универсальными, поскольку они поддерживают переключение диаграммы. Устройства стоят дороже, чем предыдущие типы, но это оправдывается их функциональностью и совместимостью с разными условиями эксплуатации.

Чувствительность устройства

Многие вокалисты привыкли двигаться во время пения, отдаляясь от записывающего устройства. Для минимизации потерь в громкости сигнала используется такой параметр, как чувствительность.

Частотный диапазон

Нередко звукорежиссеры подбирают хорошие микрофоны только по диапазону воспроизводимых частот. Перед покупкой оборудования стоит уточнить, какие инструменты и стиль вокала будут записываться. Отдельные частоты можно усилить или обрезать с помощью эквалайзера, а другие лучше сохранить в чистом виде.

Тип питания

Большинство микрофонов работает от фантомного питания +48В. Если бюджетные приборы способны запитываться от звуковой карты, то более элитные устройства выпускаются с внешним модулем энергии.

Для регулярных выездных сессий лучше брать модели с предусмотренным фантомным питанием.

Для домашней студии подойдут аппараты с отдельным источником.

Уровень шума

В зарубежной классификации параметр обозначается как Noise Floor. Дешевые микрофоны имеют высокий показатель. Подсоединенные к звуковой карте устройства издают фоновый шум даже при отсутствии записи. Он появляется из-за следующих причин:

1. Наводки электроснабжения.
2. Работы предусилителя или аудиокарты.
3. Низкого качества изготовления кабелей.

Установить единственную причину шума сложно, а определить уровень без профессионального оборудования нельзя.

Динамический диапазон

Под динамическим диапазоном подразумевается разница между уровнями громкости. Перед выбором подходящего устройства стоит определить тип источников звука, с которыми планируется работа.

Настройка вокального микрофона

На микшерном пульте чувствительность вокального канала выбирается с учетом самых громких частей песни по 0 дБ. При этом регуляторы уровня должны находиться на ¾ от максимальной позиции. Подобный запас позволит компенсировать колебания громкости при переходе частот.

При настройке звука вокала стоит следить за его гудением, которое происходит в частотах от 200 до 300 Гц.

Если спектральные элементы голоса подчеркнуты чрезмерно сильно, можно изменить их уровень с помощью полосовых регуляторов тембра в средних и низких частотах.

Когда вокальные мониторы работают на базе сигнала с соответствующего выхода в основном микшере, процесс обработки усложняется. Процедуру нужно выполнять в несколько этапов. При первичной настройке регулируется уровень мониторного выхода микшера. Дальше настраивается вокальный канал. Действия повторяются до тех пор, пока звучание голоса в мониторах не достигнет максимального уровня, а в системе воспроизведения звук не станет прозрачным и чистым.

Лучшие микрофоны для голосовых записей

В рейтинге вокальных микрофонов представлены устройства разных классов. В него включены и недорогие домашние модели, и элитные аппараты для профессионального использования.

Blue Yeti

Устройство обладает USB-подключением и пользуется популярностью среди видеоблогеров, которые ведут трансляции с компьютера. Длина кабеля составляет 1 м. Интерфейс соединения – USB Typa-A. Частотный диапазон – 20-20 000 Гц. Прибор поставляется с устойчивой подставкой для удобного размещения на столе, а еще имеет грамотно продуманное расположение элементов управления.

Blue Yeti активно применяется в игровой индустрии на стриминговом сервисе Twitch. В распоряжении пользователя 4 диаграммы направленности, поэтому для записи подкастов или музыки можно выбрать самый подходящий вариант.

Tascam TM-80

Бюджетная серия занимает почетное место в топе из-за нескольких достоинств. Этот конденсаторный микрофон с кардиоидной направленностью стоит недорого, но полностью оправдывает свою цену. Во время использования присутствуют провалы по частотам, при этом запись речи и вокала не вызывает нареканий.

Прибор оборудован капсюлем с 18-миллиметровой алюминиевой мембраной. Он работает в диапазоне 20-20 000 Гц и имеет чувствительность в -38 дБ. Корпус выполнен из цинка по технологии литья под давлением.

Если ваши средства ограничены, но есть желание организовать домашнюю студию, модель TM-80 станет неплохим вариантом первого микрофона.

Sontronics STC-2X, STC-3X

Модель позволяет обустроить профессиональную студию звукозаписи в домашних условиях. Прибор обеспечивает детализированное и ясное звучание, объемные низкие частоты и максимальный эффект присутствия. Если версия STC-2X недоступна в продаже, лучше купить обновленный вариант STC-3X.

Shure VP83F LensHopper

В отзывах покупателей упоминается, что Shure VP83F LensHopper обеспечивает качественную запись с минимальным уровнем шума, широким частотным диапазоном и другими важными показателями. Микрофон имеет суперкардиоидную направленность и дополнительную защиту от RF-помех.

При 100% уровне заряда батареи устройство сможет работать в течение 125 часов.

Lewitt LCT 240

Прибор выпускается австрийской фирмой и является классической моделью в отрасли звукозаписи. Lewitt LCT 240 – это упрощенная и дешевая версия популярного Lewitt LCT 640, который стоит около 900 евро. Конденсаторный микрофон всенаправленного типа демонстрирует мощный тембр и твердый тон, поэтому его часто используют для записи мужского голоса. Корпус изготовлен из качественных материалов, поэтому не изнашивается в процессе эксплуатации.

Apogee MiC Plus

Американский бренд производит разную продукцию для звукозаписи. Модель MiC Plus сохраняет аудио в разрешении 24 бит/96 кГц. Она совместима с гаджетами на базе Windows, Mac, iOS. Apogee MiC Plus – это универсальный прибор, который подходит для различных задач, включая запись инструментов или голоса для подкастов и интервью.

Focusrite Scarlett Solo Studio

Новинка 2019 г. выпуска представляет собой готовый студийный набор, в который входят:

1. USB звуковая карта Scarlett Solo MK3.
2. Наушники Scarlett HP60 MK3.
3. Конденсаторный микрофон Scarlett CM25 MK3.
4. Коммутация и программное обеспечение.

Комплект можно использовать по назначению сразу после изъятия из коробки. В наборе представлены все компоненты для качественной записи аудиоконтента.

Rode M3

Недорогой конденсаторный мини-микрофон Rode M3 обладает миниатюрными габаритами и небольшой диафрагмой. Его применяют для записи акустических инструментов и вокала. Устройство работает от фантомного источника питания или аккумуляторов на 9В. Это делает его автономным и мобильным средством для записи голоса в полевых условиях.

Violet The Wedge

Профессиональная серия Violet The Wedge обладает кардиоидной направленностью и конденсаторной схемой. Микрофон характеризуется качественной сборкой, теплым и мягким звучанием, а также исполнением в стиле ретро.

Студийное устройство имеет электростатический капсюль на 21 мм.

Samson Meteor USB

Meteor USB от компании Samson – это бюджетный и качественный внешний микрофон для видеоигр и записи подкастов. Микрофон сохраняет натуральность голоса и не требует особых настроек для использования. В устройстве применяется однонаправленная кардиоидная диаграмма и диапазон частот 20-20 000 Гц. Модель поставляется с 1-метровым USB-кабелем и выполнено в металлическом корпусе.

Audio-Technica AT2035

Микрофон Audio-Technica AT2035 является бюджетным звукозаписывающим устройством с разъемом XLR. Прибор обладает однонаправленной кардиоидной диаграммой и частотным диапазоном 20-20 000 Гц. Корпус изготовлен из металла, поэтому вес модели составляет 403 г. В комплекте с микрофоном предлагается антишоковый подвес, чехол и фирменная документация.

Грамотно продуманная диаграмма направленности обеспечивает натуральное звучание и минимальный уровень шумов. AT2035 выдерживает высокие уровни звукового давления и выделяется широким динамическим диапазоном. Удобный крепеж на стойку упрощает размещение микрофона у источника звука.

В модели присутствует переключатель, встроенный фильтр отсечения низких частот. Корпус изготовлен из металла, поэтому вес микрофона составляет 403 г. Устройство работает от фантомного питания.

SE Electronics X1 S

Конденсаторный микрофон SE Electronics X1 используется для записи музыкальных инструментов и вокальных дорожек. Устройство имеет несколько модификаций с важными техническими различиями. Прибор работает в диапазоне 20-20 000 Гц, подключается по XLR-разъему и имеет чувствительность -32 дБ.

Blue Snowball ICE

Оборудование серии Blue Snowball ICE стоит недорого, но подходит для работы на домашней студии. Конденсаторная модель обладает 16-битной разрядностью и частотой дискретизации в 44,1 кГц. Для микрофона характерно высокое качество записи, поддержка технологии Plug-and-Play, а еще удобство использования.

Мультимедийный инструмент выглядит стильно и необычно, передавая атмосферу рок-н-ролл эпохи.

HyperX QuadCast

QuadCast – продвинутый игровой микрофон с USB-интерфейсом подключения, встроенной подсветкой и неплохим набором функций. Устройство выглядит красиво, т.к. имеет фирменное освещение, характерное для стиля HypeX. На корпусе расположена сенсорная клавиша включения, интуитивный регулятор громкости и выход для наушников.

QuadCast – это полнофункциональный автономный аппарат, который станет незаменимым инструментом для начинающих вокалистов, авторов подкастов и стримеров. В микрофоне установлен амортизирующий подвес, снижающий шумы окружающей среды, а еще встроенный поп-фильтр, приглушающий взрывные сигналы.

Для проверки состояния оборудования используется светодиодный индикатор. 4 диаграммы направленности делают QuadCast универсальным инструментом для разных ситуаций. В комплекте предусмотрен монтажный адаптер для 3/8- и 5/8-дюймовых разъемов.

Marshall Electronics MXL

Серия микрофонов Marshall Electronics MXL представлена несколькими студийными устройствами для вокала. Премиальная модель MXL V177 обладает кардиоидной направленностью и частотным диапазоном 20-20 000 Гц. Микрофон работает от фантомного питания и весит 454 г. Выходное сопротивление составляет 200 Ом.

Oktava MK-319

Конденсаторное устройство Oktava MK-319 имеет широкую диафрагму и теплое звучание. Микрофон сохраняет читабельность голоса независимо от условий записи. Также он обеспечивает качественную запись музыкальных инструментов с точной передачей всех частот.

В модели воплощены лучшие достижения компании и новые наработки в отрасли звукозаписи. Микрофон выпускается в новом корпусе, который минимизирует звуковые искажения внутри решетки и сохраняет прозрачность звучания. Прибор защищен от ударов и имеет удобные переключатели с герконовыми прерывателями, которые рассчитаны на множество переключений.

Применение классической модификации капсюля и схемной платы с использованием позолоченного XLR-коннектора обеспечивает надежность и естественное звучание. Oktava MK-319 подходит для получения теплого и мягкого эффекта.

MXL V69 ME

Ламповый кардиоидный микрофон сохраняет ламповое звучание и придает вокалу дополнительную красоту. В устройстве используется кардиоидная направленность, а диапазон частот составляет 20-18 000 Гц. При чувствительности -33 дБ прибор обладает звуковым давлением в 140 дБ. Микрофон подключается по XLR-разъему.

А какой микрофон понравился вам? Поделитесь отзывом в комментариях к статье!.